Робот з підручних матеріалів. Як зробити робота в домашніх умовах для дитини? Що можна виховати завдяки даному набору
Сьогодні ми розповімо, як зробити робота з підручних засобів. Одержаний «високотехнологічний андроїд» хоч і буде невеликого розміру і навряд чи зможе допомогти вам по господарству, але пренепременно розвеселить як дітей, так і дорослих.необхідні матеріали
1. Прикріплюємо батарейку до мотору
На самий кінець дестабилизатора капніть пару крапель клею, або прикріпіть який-небудь декоративний елемент – це додасть роботу індивідуальності і збільшить амплітуду його рухів.
3. Ноги
5. Підключення батарейки
6. Очі
Одним з дуже трудомістких і захоплюючих занять є споруда власного робота.Кожен, від підлітка до дорослого, мріє зробити або маленького і симпатичного, або великого і багатофункціонального робота, скільки людей стільки різних модифікацій робототехніки. А ви хочете зробити робота?Перед таким серйозним проектом слід перш переконатися в своїх можливостях. Побудова робота заняття не з дешевих і не найпростіших. Подумайте, якого робота ви хочете зробити, які функції він повинен виконувати, можливо, це буде просто декоративний робот зі старих деталей або це буде повнофункціональний робот зі складними, що рухаються механізмами.Я зустрічав багато народних умільців, що створюють декоративних роботів зі старих, що відпрацювали свій вік механізмів, таких як годинник, будильники, телевізори, праски, велосипеди, комп’ютери і навіть автомобілі. Ці роботи робляться просто для краси, вони, як правило, залишають дуже яскраві враження, особливо вони, подобаються дітям. Підліткам взагалі цікаві роботи як щось загадкове, ще незвідане.Деталі декоративних роботів кріпляться різними способами: на клею, зварюванням, на гвинтах. В такому занятті зайвих деталей не буває в хід йдуть будь-які деталі, від маленької пружинки до найбільшого болта. Роботи можуть бути маленькими, настільними, а деякі умільці примудряються зробити декоративних роботів в людський зріст.
Набагато складніше і не менш цікаво зробити чинного робота. Не обов’язково робот повинен бути схожий на людину, це може бути консервна банка з ріжками і гусеницями 🙂 тут можна проявляти фантазію до нескінченності.
Раніше роботи були в основному механічні, всі рухи контролювалися складними механізмами. Сьогодні більшість грубих механічних вузлів можна замінити на електричні схеми, а «мозком» робота може бути всього одна мікросхема, в яку через комп’ютер вводять потрібні дані.
Сьогодні компанія «Лего» випускає спеціальні набори для конструювання роботів, поки такі конструктори коштують дорого і доступні не всім.
Особисто мені цікаво зробити робота своїми руками з підручних матеріалів. Найбільша проблема, що виникає при будівництві, це брак знань в області електрики. Якщо з механіки можна ще щось зробити без проблем, то з електричними схемами справи йдуть складніше, часто потрібно поєднати кілька різних електричних вузлів, тут і починаються складності, але все це можна виправити. При створенні робота можуть виникнути проблеми з електродвигунами, хороші моторчики коштують дорого, доводиться розбирати старі іграшки, це не дуже зручно. Так само стали дефіцитними багато радіодеталі, все більше техніки робиться на складних мікросхемах, а тут потрібні серйозні знання. Незважаючи на всі труднощі багато хто з нас продовжують створювати дивовижних роботів для самих різних цілей. Роботи можуть прати, прибирати пил, креслити, рухати предмети, веселити нас або просто прикрашати робочий стіл.На сайті я періодично буду публікувати фотографії своїх нових роботів, якщо вас теж цікавить ця тема, то обов’язково надсилайте свої історії з фотографіями або напишіть про свої винаходи на форумі. зробити робота дуже просто Давайте розберемося, що ж буде потрібно щоб створити робота в домашніх умовах, для того щоб зрозуміти основи робототехніки.Напевно, надивившись фільмів про роботів, тобі не раз хотілося побудувати свого бойового товариша, але ти не знав з чого почати. Звичайно, у тебе не вийде побудувати двоногого термінатора, але ми і не прагнемо до цього. Зібрати простого робота може будь-хто, хто вміє правильно тримати паяльник в руках і для цього не потрібно глибоких знань, хоча вони і не завадять. Любительське роботобудування мало чим відрізняється від схемотехніки, тільки набагато цікавіше, тому що тут так само порушені такі області, як механіка і програмування. Всі компоненти легкодоступні і коштують не так вже й дорого. Так що прогрес не стоїть на місці, і ми будемо його використовувати в свою користь.
Вступ
Отже. Що ж таке робот? У більшості випадків це автоматичний пристрій, який реагує на будь-які дії навколишнього середовища. Роботи можуть управлятися людиною або виконувати заздалегідь запрограмовані дії. Зазвичай на роботі у своєму розпорядженні різноманітні датчики (відстані, кута повороту, прискорення), відеокамери, маніпулятори. Електронна частина робота складається з мікроконтролера (МК) – мікросхема, в яку укладено процесор, тактовий генератор, різна периферія, оперативна і постійна пам’ять. У світі існує величезна кількість різноманітних мікроконтролерів для різних областей застосування і на їх основі можна збирати потужних роботів. Для аматорських будівель широке застосування знайшли мікроконтролери AVR. Вони, на сьогоднішній день, найдоступніші і в інтернеті можна знайти багато прикладів на основі цих МК. Щоб працювати з мікроконтролерами тобі потрібно вміти програмувати на асемблері або на Сі і мати початкові знання в цифровий і аналогової електроніці. У нашому проекті ми будемо використовувати Сі. Програмування для МК мало чим відрізняється від програмування на комп’ютері, синтаксис мови такий же, більшість функцій практично нічим не відрізняються, а нові досить легко освоїти і ними зручно користуватися.Що нам потрібно
Для початку наш робот буде вміти просто об’їжджати перешкоди, тобто повторювати нормальна поведінка більшості тварин в природі. Все що нам потрібно для побудови такого робота можна буде знайти в радіотехнічних магазинах. Вирішимо, як наш робот буде пересуватися. Найвдалішим я вважаю гусениці, які застосовуються в танках, це найбільш зручне рішення, тому що гусениці мають велику прохідність, ніж колеса машини і ними зручніше управляти (для повороту досить обертати гусениці в різні боки). Тому тобі знадобиться будь-який іграшковий танк, у якого гусениці обертаються незалежно один від одного, такий можна купити в будь-якому магазині іграшок за розумною ціною. Від цього танка тобі знадобиться тільки платформа з гусеницями і мотори з редукторами, решту ти можеш сміливо відкрутити і викинути. Так само нам потрібно мікроконтролер, мій вибір припав на ATmega16 – у нього достатньо портів для підключення датчиків і периферії і взагалі він досить зручний. Ще тобі буде потрібно закупити трохи радіодеталей, паяльник, мультиметр.Робимо плату з МК
У нашому випадку мікроконтролер буде виконувати функції мозку, але почнемо ми не з нього, а з харчування мозку робота. Правильне харчування – запорука здоров’я, тому ми почнемо з того, як правильно годувати нашого робота, тому що на цьому зазвичай помиляються початківці роботостроітелі. А для того, щоб наш робот працював нормально потрібно використовувати стабілізатор напруги. Я віддаю перевагу мікросхему L7805 – вона призначена, щоб на виході видавати стабільну напругу 5В, яке і потрібно нашому микроконтроллеру. Але через те, що падіння напруги на цій мікросхемі складає близько 2,5 В до нього потрібно подавати мінімум 7,5 В. Разом з цим стабілізатором використовуються електролітичні конденсатори, щоб згладити пульсації напруги і в ланцюг обов’язково включають діод, для захисту від переполюсовки.Тепер ми можемо зайнятися нашим мікро контролером. Корпус у МК – DIP (так зручніше паяти) і має сорок висновків. На борту є АЦП, ШІМ, USART і багато іншого, що ми поки використовувати не будемо. Розглянемо кілька важливих вузлів. Висновок RESET (9-а нога МК) підтягнутий резистором R1 до «плюса» джерела живлення – це потрібно робити обов’язково! Інакше твій МК може ненавмисно скидатися або, простіше кажучи – глючить. Так само бажаною мірою, але не обов’язковою є підключення RESET’а через керамічний конденсатор C1 до «землі». На схемі ти так само можеш побачити електроліт на 1000 мкФ, він рятує від провалів напруги при роботі двигунів, що теж сприятливо позначиться на роботі мікроконтролера. Кварцовий резонатор X1 і конденсатори C2, C3 потрібно розташовувати якомога ближче до висновків XTAL1 і XTAL2.Про те, як прошивати МК, я розповідати не буду, так як про це можна прочитати в інтернеті. Писати програму ми будемо на Сі, як середовище програмування я вибрав CodeVisionAVR. Це досить зручне середовище і корисна новачкам, тому що має вбудований майстер створення коду.управління двигунами
Не менш важливим компонентом в нашому роботі є драйвер двигунів, який полегшує нам задачу в управлінні ним. Ніколи і ні в якому разі не можна підключати двигуни безпосередньо до МК! Взагалі потужними навантаженнями не можна керувати за мікроконтролера безпосередньо, інакше він згорить. Користуйтеся ключовими транзисторами. Для нашого випадку є спеціальна мікросхема – L293D. У подібних нескладних проектах завжди намагайтеся використовувати саме цю мікросхему з індексом «D», так як вона має вбудовані діоди для захисту від перевантажень. Цією мікросхемою дуже легко управляти і її просто дістати в радіотехнічних магазинах. Вона випускається в двох корпусах DIP і SOIC. Ми будемо використовувати в корпусі DIP через зручності монтажу на платі. L293D має роздільне харчування двигунів і логіки. Тому саму мікросхему ми будемо живити від стабілізатора (вхід VSS), а двигуни безпосередньо від акумуляторів (вхід VS). L293D витримує навантаження 600 мА на кожен канал, а цих каналів у неї два, тобто до однієї мікросхемі можна підключити два двигуни. Але, щоб перестрахуватися, ми об’єднаємо канали, і тоді буде потрібно по одній мікро на кожен двигун. Звідси випливає, що L293D зможе витримати 1.2 А. Щоб цього домогтися потрібно об’єднати ноги МІКРО, як показано на схемі. Мікросхема працює наступним чином: коли на IN1 і IN2 подається логічний «0», а на IN3 і IN4 логічна одиниця, то двигун обертається в одну сторону, а якщо инвертировать сигнали – подати логічний нуль, тоді двигун почне обертатися в інший бік. Висновки EN1 і EN2 відповідають за включення кожного каналу. Їх ми з’єднуємо і підключаємо до «плюса» харчування від стабілізатора. Так як мікросхема гріється під час роботи, а установка радіаторів проблематична на цей тип корпусу, то відвід тепла забезпечується ногами GND – їх краще розпаювати на широкій контактної майданчику. Ось і все, що на перших порах тобі потрібно знати про драйвери двигунів.датчики перешкод
Щоб наш робот міг орієнтуватися і не врізався в усі, ми встановимо на нього два інфрачервоних датчика. Найпростіший датчик складається з ик-діода, який випромінює в інфрачервоному спектрі і фототранзистор, який буде приймати сигнал з ик-діода. Принцип такий: коли перед датчиком немає перепони, то ик-промені не потрапляють на фототранзистор і він не відкривається. Якщо перед датчиком перешкоду, тоді промені від нього відбиваються і потрапляють на транзистор – він відкривається і починає текти струм. Недолік таких датчиків в тому, що вони можуть по-різному реагувати на різні поверхні і не захищені від перешкод – від сторонніх сигналів інших пристроїв датчик, випадково, може спрацювати. Від перешкод може захистити модулювання сигналу, але поки ми цим заморачіватся не будемо. Для початку, і цього вистачить.прошивка робота
Щоб оживити робота, для нього потрібно написати прошивку, тобто програму, яка б знімала свідчення з датчиків і управляла двигунами. Моя програма найбільш проста, вона не містить складних конструкцій і всім буде зрозуміла. Наступні два рядки підключають заголовки для нашого мікроконтролера і команди для формування затримок:Наступні рядки умовні, тому що значення PORTC залежать від того, як ти підключив драйвер двигунів до свого мікроконтролеру:PORTC.0 = 1; PORTC.1 = 0; PORTC.2 = 1; PORTC.3 = 0; Значення 0xFF означає, що на виході буде лог. «1», а 0x00 – лог. «0». Наступною конструкцією ми перевіряємо, чи є перед роботом перешкоду і з якою воно сторони: if (! (PINB & (1L7805 в корпусі TO-220L293D в корпусі DIP-16 х2 шт.резистори потужністю 0,25 Вт номіналами: 10 кОм х1 шт., 220 Ом х4 шт.конденсатори керамічні: 0.1 мкФ, 1 мкФ, 22 пФконденсатори електролітичні: 1000 мкФ х 16 В, 220 мкФ х 16В х2 шт.діод 1N4001 або 1N4004кварцовий резонатор на 16 МГцІК-діоди: підійдуть будь-які в кількості двох штук.фототранзистори, теж будь-які, але реагують тільки на довжину хвилі ик-променів/ ************************************************* **** Прошивка для робота Тип МК: ATmega16 Тактова частота: 16,000000 MHz Якщо у тебе частота кварцу інша, то це потрібно вказати в налаштуваннях середовища: Project -> Configure -> Закладка “C Compiler” ****** *********************************************** / #include #include vo> В даний момент мій робот практично завершений.На ньому встановлена бездротова камера, датчик відстані (і камера і цей датчик встановлені на поворотній башті), датчик перешкоди, енкодер, приймач сигналів з пульта і інтерфейс RS-232 для з’єднання з комп’ютером. Працює в двох режимах: автономному і ручному (приймає сигнали управління з пульта дистанційного керування), камера також може включатися / вимикатися дистанційно або самим роботом для економії заряду батарей. Пишу прошивку для охорони квартири (передача зображення на комп’ютер, виявлення рухів, об’їзд приміщення).
У століття інновацій роботи – вже не дивовижні машини. Але все ж Ви напевно здивуєтеся: невже робота можна зробити в домашніх умовах? Безсумнівно, робота з складною конструкцією, мікроелементами, схемами та програмами створити досить складно. І без знань фізики, механіки, електроніки та програмування тут не обійтися. Однак найпростішого робота можна виготовити своїми руками.робот – машина, яка повинна автоматизовано виконувати будь-які дії. Але для саморобного робота коштує легша задача – рухатися.Розглянемо 2 найпростіших варіанта створення робота.
1. Змайструємо маленького жучка, який буде вібрувати. Нам знадобиться:
- мотор від дитячої машинки,
- батарейка літієва CR2032 (таблетка);
- держатель для батарейки,
- скріпки,
- ізоляційна стрічка,
- паяльник,
- світлодіод.
Світлодіод обмотуємо ізоляційною стрічкою, залишаючи вільним його кінці. За допомогою паяльника спаяти кінець світлодіода і задню стінку батарейного власника. Інший провід світлодіода припаюємо до контактів мотора. Скріпки розгинаємо, вони будуть лапками жучка. Припаюємо лапки до мотору. Лапки можна обмотати ізоляційною стрічкою, так жук-робот буде більш стійкий. Провід батарейного держателя необхідно з’єднати з проводами мотора. Як тільки літієва батарейка буде встановлена в тримач, жук почне вібрувати, рухатися. Дивіться відео зі створення такого простого робота нижче. 2. Робимо робота-художника. Нам знадобиться:
- пластик або картон,
- мотор від дитячої машинки,
- літієва батарейка CR2032,
- 3 фломастера,
- ізоляційна стрічка, фольга,
- клей.
Кіборг з коробки
Одне з найпростіших рішень на шляху до того, щоб зробити робота – придбати готовий набір для робототехніки з покроковим керівництвом. Цей варіант підійде також тим, хто збирається серйозно займатися технічною творчістю, адже в одному пакеті знаходяться всі необхідні деталі для механіки: від електронних плат і спеціалізованих датчиків, до запасу болтиков і наклейок. Разом з інструкціями, що дозволяють створити досить складний механізм. Завдяки безлічі аксесуарів такий робот може послужити відмінною базою для творчості.Основних шкільних знань з фізики і навичок з уроків праці цілком достатньо для складання першого робота. Різноманітні сенсори і мотори підкоряються пультів управління, а спеціальні середовища програмування дозволяють створити справжніх кіборгів, які вміють виконувати команди.Наприклад, датчик механічного робота може фіксувати наявність або відсутність поверхні перед приладом, а програмний код вказувати, в який бік слід повертати колісну базу. Такий робот ні за що не впаде зі столу! До речі, за схожим принципом працюють справжні роботи-пилососи. Крім проведення прибирання за заданим розкладом і вміння вчасно повертатися на базу для підзарядки, цей інтелектуальний помічник може самостійно будувати траєкторії прибирання приміщення. Оскільки на підлозі можуть розташовуватися різноманітні перешкоди, такі як стільці й проведення, роботу доводиться постійно сканувати передлежачої шлях і огинати такі перешкоди.Для того щоб власноруч створений робот вмів виконувати різні команди, виробники передбачають можливість його програмування. Склавши алгоритм поведінки робота в різних умовах, слід створити код взаємодії датчиків з навколишнім світом. Це можна здійснити завдяки наявності мікрокомп’ютера, що є мозковим центром такого механічного робота.Мобільний механізм власного виготовлення
Навіть без спеціалізованих, і зазвичай дорогих, наборів, цілком можливо зробити механічний маніпулятор підручними засобами. Отже, захопившись задумом створення робота, слід уважно проаналізувати запаси домашніх засіків на предмет наявності незатребуваних запчастин, які можуть бути використані в цій творчій справі. У хід підуть:- моторчик (наприклад, від старої іграшки);
- колеса від іграшкових автомобілів;
- деталі конструкторів;
- картонні коробки;
- стрижні авторучок;
- скотч різних видів;
- клей;
- гудзики, намистинки;
- гвинтики, гайки, скріпки;
- всілякі дроти;
- лампочки;
- батарейка (відповідна моторчику по напрузі).
Порада: «Не зайвим навиком при створенні робота буде уміння поводитися з паяльником, адже він допоможе надійно скріпити механізм, особливо електричні компоненти».
За допомогою цих загальнодоступних складових можна створити справжнє технічне диво.Отже, для того щоб зробити власного робота з доступних в домашніх умовах матеріалів, слід:
- підготувати знайдені деталі для механізму, перевірити їх працездатність;
- намалювати макет майбутнього робота, враховуючи наявне обладнання;
- скласти корпус для робота з конструктора або картонних деталей;
- приклеїти або спаяти запчастини, які відповідають за рух механізму (наприклад, скріпити моторчик робота з колісною базою);
- забезпечити електроживлення мотора, приєднавши його провідником до відповідних контактів батарейки;
- доповнити тематичний декор приладу.
Порада: «Намисто очей для робота, декоративні ріжки-вусики з дроту, ніжки-пружинки, діодні лампочки допоможуть одушевити навіть самий нудний механізм. Ці елементи можна кріпити за допомогою клею або скотча ».Зробити механізм такого робота можна за кілька годин, після чого залишається придумати роботу ім’я і представити захопленим глядачам. Напевно деякі з них підхоплять новаторську задумку і зможуть змайструвати власних механічних персонажів.
Відомі розумні автомати
Милий робот Валл-І викликає прихильність до себе глядача однойменного фільму, змушуючи співпереживати його драматичним пригод, тоді як Термінатор демонструє міць бездушною непереможною машини. Персонажі Зоряних воєн – вірні дроїди R2D2 і C3PO, супроводжують в подорожах по далекій-далекій Галактиці, а романтичний Вертер навіть жертвує собою в сутичці з космічними піратами.За межами кінематографа також існують механічні роботи. Так, світ захоплюється вміннями робота-гуманоїда Асім, який вміє ходити по сходах, грати в футбол, подавати напої та чемно вітатися. Марсоходи Спірит і К’юріосіті обладнані автономними хімічними лабораторіями, що дозволили зробити аналіз зразків марсіанських грунтів. Безпілотні автомобілі-роботи можуть пересуватися без участі людини, навіть по складним міських вулицях з високими ризиками непередбачених подій.Можливо, саме з домашніх проб створення перших інтелектуальних механізмів, виростуть винаходи, які змінять технічну панораму майбутнього і життя людства.