Kako narediti robota iz preprostih materialov. Naredite robota sami doma? Enostavno! Mini robot iz kompleta doma
Mnogi od nas, ki smo se srečali z računalniško tehnologijo, smo sanjali, da bi sestavili svojega robota. Da bi ta naprava opravljala nekatere naloge po hiši, na primer prinesite pivo. Vsi se takoj lotijo izdelave najkompleksnejšega robota, vendar se rezultati pogosto hitro pokvarijo. Našega prvega robota, ki naj bi naredil veliko žetonov, nismo nikoli uresničili. Zato morate začeti preprosto in postopoma zapletati svojo zver. Zdaj vam bomo povedali, kako lahko z lastnimi rokami ustvarite preprostega robota, ki se bo samostojno premikal po vašem stanovanju.
Koncept
Zadali smo si preprosto nalogo, narediti preprostega robota. Če pogledam naprej, bom rekel, da nam seveda ni uspelo v petnajstih minutah, ampak v veliko daljšem obdobju. A vseeno se da to narediti v enem večeru.
Običajno takšne obrti trajajo leta. Ljudje več mesecev tekajo po trgovinah v iskanju opreme, ki jo potrebujejo. A sva takoj ugotovila, da to ni najina pot! Zato bomo pri oblikovanju uporabili takšne dele, ki jih je mogoče zlahka najti pri roki ali jih izruvati stara tehnologija. V skrajnem primeru kupite za penije v kateri koli radijski trgovini ali na trgu.
Druga ideja je bila, da bi bilo naše plovilo čim cenejše. Podoben robot stane od 800 do 1500 rubljev v trgovinah z radijsko elektroniko! Poleg tega se prodaja v obliki delov, vendar ga je treba še sestaviti in ni dejstvo, da bo potem tudi delovalo. Proizvajalci takih kompletov pogosto pozabijo vključiti nekatere dele in to je to – robot je izgubljen skupaj z denarjem! Zakaj potrebujemo takšno srečo? Naš robot ne bi smel stati več kot 100-150 rubljev v delih, vključno z motorji in baterijami. Hkrati, če izberete motorje iz starega otroškega avtomobila, bo njegova cena na splošno približno 20-30 rubljev! Občutite prihranek, hkrati pa dobite odličnega prijatelja.
Naslednji del je bil, kaj bo naredil naš lepotec. Odločili smo se narediti robota, ki bo iskal vire svetlobe. Če se svetlobni vir obrne, bo naš avto krmilil za njim. Ta koncept se imenuje "robot, ki poskuša živeti". Možno mu bo zamenjati baterije s sončnimi celicami in potem bo iskal svetlobo za vožnjo.
Potrebni deli in orodja
Kaj potrebujemo, da naredimo svojega otroka? Ker je koncept izdelan iz improviziranih sredstev, bomo potrebovali vezje ali celo navaden debel karton. S šilom lahko naredite luknje v kartonu, da pritrdite vse dele. Uporabili bomo montažo, ker je bila pri roki, in čez dan v moji hiši ne boste našli kartona. To bo šasija, na katero bomo namestili preostanek robotovega jermena, pritrdili motorje in senzorje. Kot gonilna sila, bomo uporabili tri- ali petvoltne motorje, ki jih je mogoče izvleči iz starega stroja. Kolesa bomo izdelali iz prevlek iz plastične steklenice, na primer iz Coca-Cole.
Kot senzorji se uporabljajo trivoltni fototranzistorji ali fotodiode. Izvlečemo jih lahko celo iz stare optomehanske miške. Vsebuje infrardeče senzorje (v našem primeru so bili črni). Tam sta seznanjeni, to je dve fotocelici v eni steklenici. S testerjem vam nič ne preprečuje, da ugotovite, katera noga je čemu namenjena. Naš krmilni element bodo domači tranzistorji 816G. Kot vir napajanja uporabljamo tri AA baterije, spajkane skupaj. Lahko pa vzamete predal za baterije iz starega stroja, kot smo naredili mi. Za namestitev bo potrebno ožičenje. Žice z zvitimi paricami so idealne za te namene; vsak samospoštljiv heker bi jih moral imeti doma dovolj. Za pritrditev vseh delov je priročno uporabiti talilno lepilo s pištolo za vroče taljenje. Ta čudovit izum se hitro topi in prav tako hitro strdi, kar vam omogoča hitro delo z njim in namestitev preprostih elementov. Stvar je idealna za takšne obrti in v svojih člankih sem jo večkrat uporabil. Potrebujemo tudi trdo žico, navadna sponka za papir bo povsem v redu.
Montiramo vezje
Tako smo vzeli vse dele in jih zložili na našo mizo. Spajkalnik že tle od kolofonije in vi si mažete roke, nestrpni, da bi ga sestavili, no, potem pa začnimo. Vzamemo kos sklopa in ga razrežemo na velikost bodočega robota. Za rezanje PCB uporabljamo kovinske škarje. Naredili smo kvadrat s stranico približno 4-5 cm, glavno je, da se naše majhno vezje, baterije, dva motorja in pritrdilni elementi za sprednje kolo prilegajo. Da plošča ne postane kosmata in je enakomerna, jo lahko obdelate s pilo in odstranite tudi ostre robove. Naš naslednji korak bo tesnjenje senzorjev. Fototranzistorji in fotodiode imajo plus in minus, z drugimi besedami, anodo in katodo. Upoštevati je treba polarnost njihove vključitve, kar je enostavno določiti z najpreprostejšim testerjem. Če se zmotite, nič ne bo gorelo, vendar se robot ne bo premaknil. Senzorji so na eni strani spajkani v vogale tiskanega vezja, tako da gledajo vstran. Ne prispajkajte jih v celoti v ploščo, ampak pustite približno centimeter in pol vodnikov, da jih je mogoče zlahka upogniti v katero koli smer - to bomo potrebovali kasneje pri nastavitvi našega robota. To bodo naše oči, naj bodo na eni strani našega podvozja, ki bo v prihodnosti sprednji del robota. Takoj lahko opazimo, da sestavljamo dva krmilna kroga: enega za krmiljenje desnega in drugega levega motorja.
Malo naprej od sprednjega roba ohišja, poleg naših senzorjev, moramo spajkati tranzistorje. Za udobje spajkanja in sestavljanja nadaljnjega vezja smo oba tranzistorja spajkali tako, da so njihove oznake "obrnjene" proti desnemu kolesu. Takoj morate opaziti lokacijo nog tranzistorja. Če vzamete tranzistor v roke in obrnete kovinsko podlago proti sebi, oznako pa proti gozdu (kot v pravljici), noge pa so usmerjene navzdol, potem bodo od leve proti desni noge: osnova , zbiralnik in oddajnik. Če pogledate diagram, ki prikazuje naš tranzistor, bo osnova palica, pravokotna na debel segment v krogu, oddajnik bo palica s puščico, kolektor bo ista palica, le brez puščice. Tukaj se zdi vse jasno. Pripravimo baterije in nadaljujemo z dejansko montažo električnega tokokroga. Na začetku smo preprosto vzeli tri AA baterije in jih spajkali zaporedno. Takoj jih lahko vstavite v posebno držalo za baterije, ki je, kot smo že povedali, potegnjeno iz starega otroškega avtomobila. Sedaj spajkamo žice na baterije in določimo dve ključni točki na naši plošči, kjer se bodo vse žice stekale. To bo plus in minus. Naredili smo preprosto – uspelo nam je sukani par v robove plošče, prispajkal konce na tranzistorje in fotosenzorje, naredil zvito zanko in tja prispajkal baterije. Morda ne najbolj najboljša možnost, vendar najbolj priročno. No, zdaj pripravimo žice in začnemo sestavljati elektriko. Vseskozi bomo šli od pozitivnega pola baterije do negativnega kontakta električni diagram. Vzamemo kos sukanega para in začnemo hoditi - pozitivni kontakt obeh foto senzorjev spajkamo na plus baterij in na isto mesto prispajkamo oddajnike tranzistorjev. Drugo nogo fotocelice spajkamo z majhnim kosom žice na osnovo tranzistorja. Preostale, zadnje noge transjuka spajkamo na motorje oz. Drugi kontakt motorjev je mogoče spajkati na baterijo prek stikala.
Toda kot pravi Jediji smo se odločili, da našega robota vklopimo s spajkanjem in odspjkanjem žice, saj je stikalo primerna velikost Nisem ga našel v svojih zabojnikih.
Električno odpravljanje napak
To je to, sestavili smo električni del, zdaj pa se lotimo testiranja vezja. Vklopimo naše vezje in ga pripeljemo do prižgane namizne svetilke. Izmenično obrnite najprej eno ali drugo fotocelico. In poglejmo, kaj se zgodi. Če se naši motorji začnejo vrteti z različnimi hitrostmi, odvisno od osvetlitve, potem je vse v redu. Če ne, potem poiščite podboje v sestavu. Elektronika je veda o stikih, kar pomeni, da če nekaj ne deluje, potem nekje ni stika. Pomembna točka: desni fotografski senzor je odgovoren za levo kolo, levi pa za desno. Zdaj pa ugotovimo, v katero smer se vrtita desni in levi motor. Oba bi se morala vrteti naprej. Če se to ne zgodi, potem morate spremeniti polariteto vklopa motorja, ki se vrti v napačno smer, preprosto tako, da ponovno spajkate žice na sponkah motorja v nasprotni smeri. Še enkrat ocenimo lokacijo motorjev na šasiji in preverimo smer gibanja v smeri vgradnje naših senzorjev. Če bo vse v redu, gremo naprej. V vsakem primeru se da to popraviti, tudi ko je vse dokončno sestavljeno.
Sestavljanje naprave
Ukvarjali smo se z dolgočasnim električnim delom, zdaj pa preidimo na mehaniko. Kolesa bomo naredili iz pokrovčkov plastičnih steklenic. Če želite narediti sprednje kolo, vzemite dva pokrova in ju zlepite skupaj.
Za večjo stabilnost kolesa smo ga zalepili po obodu z votlim delom navznoter. Nato izvrtajte luknjo v prvi in drugi pokrov točno na sredini pokrova. Za vrtanje in vse vrste gospodinjskih obrti je zelo priročno uporabljati Dremel - nekakšen majhen vrtalnik z veliko nastavki, rezkanjem, rezanjem in številnimi drugimi. Zelo priročno ga je uporabljati za vrtanje lukenj, manjših od enega milimetra, kje že redni vrtalnik ne more upravljati.
Ko prevrtamo pokrove, v luknjo vstavimo že upognjeno sponko.
Sponko upognemo v obliko črke “P”, kjer kolesce visi na zgornji prečki naše črke.
Sedaj popravimo to sponko za papir med foto senzorje, pred naš avto. Sponka je priročna, ker lahko enostavno nastavite višino prednjega kolesa, s to nastavitvijo pa se bomo ukvarjali kasneje.
Preidimo na pogonska kolesa. Izdelali jih bomo tudi iz pokrovčkov. Podobno vsako kolo vrtamo strogo v sredini. Najbolje je, da je vrtalnik velikosti motorne osi, idealno pa je kakšen delček milimetra manjši, da se os lahko tja vstavi, a s težavo. Obe kolesi namestimo na gred motorja in ju pritrdimo z vročim lepilom, da ne odskočita.
Pomembno je, da to storite ne le zato, da kolesa med premikanjem ne odletijo, ampak se tudi ne vrtijo na mestu pritrditve.
Najpomembnejši del je montaža elektromotorjev. Postavili smo jih na sam konec našega ohišja, na nasprotno stran vezja od vse druge elektronike. Ne smemo pozabiti, da je krmiljeni motor nameščen nasproti svojega nadzornega fotosistema. To se naredi tako, da se lahko robot obrne proti svetlobi. Na desni je fotosenzor, na levi motor in obratno. Za začetek bomo motorje prestregli s kosi sukanega para, navojenimi skozi luknje v namestitvi in zvitimi od zgoraj.
Dobavljamo energijo in vidimo, kje se vrtijo naši motorji. Motorji se ne bodo vrteli v temnem prostoru; priporočljivo je, da jih usmerite proti svetilki. Preverimo, ali vsi motorji delujejo. Robota obračamo in opazujemo, kako motorji spreminjajo hitrost vrtenja glede na osvetlitev. Zavrtimo ga z desnim fotografskim senzorjem in levi motor se mora hitro vrteti, drugi pa se bo, nasprotno, upočasnil. Na koncu preverimo še smer vrtenja koles, da se robot premika naprej. Če vse deluje, kot smo opisali, potem lahko drsnike previdno pritrdite z vročim lepilom.
Trudimo se, da so njuna kolesa na isti osi. To je to – baterije pritrdimo na zgornjo platformo ohišja in nadaljujemo z nastavitvijo in igro z robotom.
Pasti in nastavitev
Prva past v naši obrti je bila nepričakovana. Ko smo sestavili celotno vezje in tehnični del, vsi motorji so se popolnoma odzvali na svetlobo in vse je bilo videti kot da gre. Toda ko smo našega robota postavili na tla, nam ni deloval. Izkazalo se je, da motorji enostavno nimajo dovolj moči. Moral sem nujno raztrgajte otroški avto, da boste od tam dobili močnejše motorje. Mimogrede, če vzamete motorje iz igrač, zagotovo ne morete zgrešiti z njihovo močjo, saj so zasnovani za prevoz veliko avtomobilov z baterijami. Ko smo uredili motorje, smo prešli na kozmetične nastavitve in vožnjo. Najprej moramo zbrati brade žic, ki se vlečejo po tleh, in jih pritrditi na ohišje z vročim lepilom.
Če se robot nekje vleče na trebuhu, lahko sprednje ohišje dvignete tako, da upognete pritrdilno žico. Najpomembnejši so fotosenzorji. Najbolje jih je upogniti gledano vstran na trideset stopinj od glavne jedi. Nato bo pobral vire svetlobe in se pomaknil proti njim. Pravi kot ovinek bo treba izbrati eksperimentalno. To je to, oborožimo se namizna svetilka, postavite robota na tla, ga vklopite in začnite preverjati ter uživati, kako vaš otrok jasno sledi viru svetlobe in kako spretno ga najde.
Izboljšave
Popolnosti ni omejitev in našemu robotu lahko dodate neskončne funkcije. Razmišljalo se je celo o vgradnji krmilnika, vendar bi se potem bistveno povečala cena in zahtevnost izdelave, to pa ni naša metoda.
Prva izboljšava je izdelava robota, ki bi potoval po dani poti. Tukaj je vse preprosto, vzamete črno črto in jo natisnete na tiskalniku ali podobno narišete s črnim trajnim markerjem na list whatmana. Glavna stvar je, da je trak nekoliko ožji od širine zaprtih foto senzorjev. Same fotocelice spustimo tako, da gledajo v tla. Poleg vsakega našega očesa v seriji namestimo super-svetlo LED z uporom 470 Ohmov. Samo LED z uporom spajkamo neposredno na baterijo. Ideja je preprosta, od bel list papir, se svetloba popolnoma odbije, zadene naš senzor in robot vozi naravnost. Takoj, ko žarek zadene temen trak, skoraj nič svetlobe ne doseže fotocelice (črni papir odlično absorbira svetlobo), zato se en motor začne vrteti počasneje. Drug motor hitro obrne robota in izravna njegovo pot. Posledično se robot kotali po črnem traku, kot po tirnicah. Takšen trak lahko narišete na bela tla in pošljete robota v kuhinjo po pivo iz vašega računalnika.
Druga ideja je zakomplicirati vezje z dodajanjem še dveh tranzistorjev in dveh fotosenzorjev ter doseči, da robot ne išče svetlobe samo od spredaj, ampak tudi z vseh strani in takoj, ko jo najde, plane proti njej. Vse bo odvisno samo od tega, s katere strani se svetlobni vir pojavi: če spredaj, bo šel naprej, če pa od zadaj, se bo zavrtel nazaj. Tudi v tem primeru lahko za poenostavitev montaže uporabite čip LM293D, vendar stane približno sto rubljev. Toda z njim lahko preprosto konfigurirate diferencialno aktivacijo smeri vrtenja koles ali, preprosteje, smer gibanja robota: naprej in nazaj.
Zadnja stvar, ki jo lahko storite, je, da popolnoma odstranite baterije, ki se nenehno izpraznijo, in namestite solarno baterijo, ki jo zdaj lahko kupite v trgovini s strojno opremo. Mobilni telefoni(ali na dialextreme). Da preprečite, da bi robot v tem načinu popolnoma izgubil svojo funkcionalnost, če slučajno zaide v senco, ga lahko povežete vzporedno sončna baterija– elektrolitski kondenzator zelo velike kapacitete (na tisoče mikrofaradov). Ker naša napetost tam ne presega pet voltov, lahko vzamemo kondenzator, zasnovan za 6,3 volta. S takšno zmogljivostjo in napetostjo bo precej miniaturna. Pretvornike je mogoče kupiti ali odstraniti iz starih napajalnikov.
Menimo, da si lahko ostale možne različice izmislite sami. Če je kaj zanimivega, obvezno napišite.
zaključki
Tako smo se pridružili največji znanosti, motorju napredka - kibernetiki. V sedemdesetih letih prejšnjega stoletja je bilo zelo popularno načrtovati tovrstne robote. Treba je opozoriti, da naše ustvarjanje uporablja zametke analogne računalniške tehnologije, ki je s prihodom digitalnih tehnologij izumrla. Toda kot sem pokazal v tem članku, še ni vse izgubljeno. Upam, da se pri gradnji tega ne bomo ustavili preprost robot, mi pa se bomo domislili novih in novih dizajnov, vi pa nas boste presenetili s svojim zanimive obrti. Vso srečo pri gradnji!
Naredite robota zelo preprosto Ugotovimo, kaj je potrebno ustvarite robota doma, da bi razumeli osnove robotike.
Zagotovo ste si, potem ko ste si ogledali dovolj filmov o robotih, večkrat zaželeli, da bi zgradili svojega soborca v bitki, pa niste vedeli, kje začeti. Seveda ne boste mogli zgraditi dvonožnega Terminatorja, vendar to ni tisto, kar poskušamo doseči. Kdor ve, kako pravilno držati spajkalnik v rokah, lahko sestavi preprostega robota in to ne zahteva globokega znanja, čeprav ne bo škodilo. Amaterska robotika se ne razlikuje veliko od načrtovanja vezij, le veliko bolj zanimiva, saj vključuje tudi področja, kot sta mehanika in programiranje. Vse komponente so lahko dostopne in niso tako drage. Napredek torej ne miruje in izkoristili ga bomo sebi v prid.
Uvod
torej. Kaj je robot? V večini primerov je to avtomatska naprava, ki se odziva na vsa dejanja okolju. Robote lahko nadzorujejo ljudje ali izvajajo vnaprej programirana dejanja. Običajno je robot opremljen z različnimi senzorji (razdalja, kot vrtenja, pospešek), video kamerami in manipulatorji. Elektronski del robota sestavlja mikrokrmilnik (MC) – mikrovezje, ki vsebuje procesor, taktni generator, različne periferne enote, RAM in trajni pomnilnik. Na svetu je ogromno različnih mikrokontrolerjev za različne aplikacije in na njihovi osnovi lahko sestavite zmogljive robote. Mikrokrmilniki AVR se pogosto uporabljajo za amaterske zgradbe. So daleč najbolj dostopni in na internetu lahko najdete veliko primerov, ki temeljijo na teh MK. Za delo z mikrokontrolerji morate znati programirati v asemblerju ali C ter imeti osnovno znanje digitalne in analogne elektronike. V našem projektu bomo uporabili C. Programiranje za MK se ne razlikuje veliko od programiranja v računalniku, sintaksa jezika je enaka, večina funkcij se praktično ne razlikuje, nove pa so precej enostavne za učenje in priročne za uporabo.
Kaj potrebujemo
Za začetek se bo naš robot lahko preprosto izognil oviram, torej ponovil običajno vedenje večine živali v naravi. Vse, kar potrebujemo za izdelavo takšnega robota, lahko najdemo v radijskih trgovinah. Odločimo se, kako se bo naš robot premikal. Mislim, da so najuspešnejše gosenice, ki se uporabljajo v tankih; to je najbolj priročna rešitev, saj imajo gosenice večjo okretnost kot kolesa vozila in jih je bolj priročno krmiliti (za obračanje je dovolj, da zasukate gosenice). v različne strani). Zato boste potrebovali katero koli igračo tank, katere gosenice se vrtijo neodvisno druga od druge, to lahko kupite v kateri koli trgovini z igračami za primerna cena. Od tega rezervoarja rabiš samo platformo z gosenicami in motorje z menjalniki, ostalo lahko mirno odviješ in zavržeš. Potrebujemo tudi mikrokrmilnik, moja izbira je padla na ATmega16 - ima dovolj priključkov za priklop senzorjev in perifernih naprav in na splošno je zelo priročno. Prav tako boste morali kupiti nekaj radijskih komponent, spajkalnik in multimeter.
Izdelava table z MK
V našem primeru bo mikrokrmilnik opravljal funkcije možganov, vendar ne bomo začeli z njim, temveč z napajanjem robotovih možganov. Pravilna prehrana- jamstvo za zdravje, zato bomo začeli s tem, kako pravilno nahraniti našega robota, saj tu začetniki robotski graditelji običajno delajo napake. In da bi naš robot normalno deloval, moramo uporabiti stabilizator napetosti. Raje imam čip L7805 - zasnovan je tako, da proizvaja stabilno izhodno napetost 5 V, kar potrebuje naš mikrokontroler. Toda zaradi dejstva, da je padec napetosti na tem mikrovezju približno 2,5 V, je treba nanj napajati najmanj 7,5 V. Skupaj s tem stabilizatorjem se elektrolitski kondenzatorji uporabljajo za izravnavo napetostnih valov in dioda je nujno vključena v vezje za zaščito pred obračanjem polarnosti.
Zdaj lahko preidemo na naš mikrokrmilnik. Ohišje MK je DIP (primernejše je za spajkanje) in ima štirideset zatičev. Na krovu je ADC, PWM, USART in še veliko več, ki jih trenutno ne bomo uporabljali. Oglejmo si nekaj pomembnih vozlišč. Zatič RESET (9. krak MK) je povezan z uporom R1 na "plus" vira napajanja - to je treba storiti! V nasprotnem primeru se lahko vaš MK nenamerno ponastavi ali, preprosteje rečeno, pride do napake. Drug zaželen ukrep, vendar ne obvezen, je povezava RESET prek keramičnega kondenzatorja C1 z maso. Na diagramu lahko vidite tudi elektrolit 1000 uF, ki vas reši pred padci napetosti pri delujočih motorjih, kar bo ugodno vplivalo tudi na delovanje mikrokontrolerja. Kvarčni resonator X1 in kondenzatorja C2, C3 morajo biti nameščeni čim bližje zatičem XTAL1 in XTAL2.
Ne bom govoril o tem, kako utripati MK, saj lahko o tem preberete na internetu. Program bomo napisali v C-ju, za programsko okolje sem izbral CodeVisionAVR. To je dokaj uporabniku prijazno okolje in je uporabno za začetnike, saj ima vgrajen čarovnik za ustvarjanje kode.
Nadzor motorja
Nič majn pomembna komponenta Naš robot ima gonilnik motorja, ki nam olajša upravljanje. Nikoli in pod nobenim pogojem ne smete priključiti motorjev neposredno na MK! Na splošno močnih bremen ni mogoče nadzorovati neposredno iz mikrokrmilnika, sicer bo izgorelo. Uporabite ključne tranzistorje. Za naš primer obstaja poseben čip - L293D. V podobnih enostavni projekti vedno poskusite uporabiti ta poseben čip z indeksom "D", saj ima vgrajene diode za zaščito pred preobremenitvijo. To mikrovezje je zelo enostavno nadzorovati in ga je enostavno dobiti v radijskih trgovinah. Na voljo je v dveh paketih: DIP in SOIC. V paketu bomo uporabili DIP zaradi enostavne montaže na ploščo. L293D ima ločeno napajanje za motorje in logiko. Zato bomo samo mikrovezje napajali iz stabilizatorja (vhod VSS), motorje pa neposredno iz baterij (vhod VS). L293D zdrži obremenitev 600 mA na kanal in ima dva od teh kanalov, se pravi na en čip lahko povežemo dva motorja. Ampak zaradi varnosti bomo kanale združili in potem bomo potrebovali eno micro za vsak motor. Iz tega sledi, da bo L293D zdržal 1,2 A. Da bi to dosegli, morate združiti noge micra, kot je prikazano na diagramu. Mikrovezje deluje na naslednji način: ko se na IN1 in IN2 uporabi logična "0", na IN3 in IN4 pa je logična ena, se motor vrti v eno smer, in če so signali obrnjeni - se uporabi logična ničla, takrat se bo motor začel vrteti v drugo smer. Nožici EN1 in EN2 sta odgovorni za vklop vsakega kanala. Povežemo jih in jih priključimo na "plus" napajalnika iz stabilizatorja. Ker se mikrovezje med delovanjem segreje in je namestitev radiatorjev na to vrsto ohišja problematična, odvajanje toplote zagotavljajo noge GND - bolje jih je spajkati na široki kontaktni plošči. To je vse, kar morate vedeti o gonilnikih za prvič.
Senzorji za ovire
Da bo naš robot lahko navigiral in se ne bo zaletel v vse, bomo namestili dva infrardeči senzor. večina najpreprostejši senzor je sestavljen iz IR diode, ki oddaja v infrardečem spektru in fototranzistorja, ki bo sprejel signal iz IR diode. Načelo je naslednje: ko pred senzorjem ni ovire, IR žarki ne zadenejo fototranzistorja in se ta ne odpre. Če je pred senzorjem ovira, se žarki odbijajo od njega in zadenejo tranzistor - odpre se in tok začne teči. Slabost takih senzorjev je, da se lahko različno odzovejo različne površine in niso zaščiteni pred motnjami - senzor se lahko pomotoma sproži zaradi tujih signalov iz drugih naprav. Modulacija signala vas lahko zaščiti pred motnjami, vendar se s tem za zdaj ne bomo obremenjevali. Za začetek je dovolj.
Robot firmware
Če želite oživiti robota, morate zanj napisati strojno programsko opremo, to je program, ki bi odčitaval senzorje in krmilil motorje. Moj program je najpreprostejši, ne vsebuje kompleksne strukture in vsi bodo razumeli. Naslednji dve vrstici vključujeta datoteke glave za naš mikrokontroler in ukaze za generiranje zakasnitev:
#vključi
#vključi
Naslednje vrstice so pogojne, ker so vrednosti PORTC odvisne od tega, kako ste gonilnik motorja povezali z mikrokrmilnikom:
PORTC.0 = 1; PORTC.1 = 0; PORTC.2 = 1; PORTC.3 = 0; Vrednost 0xFF pomeni, da bo izhod dnevnik. "1", 0x00 pa je dnevnik. "0". Z naslednjo konstrukcijo preverimo, ali je pred robotom ovira in na kateri strani je: if (!(PINB & (1< Če svetloba IR diode zadene fototranzistor, se na nogi mikrokrmilnika namesti dnevnik. »0« in robot se začne premikati nazaj, da se odmakne od ovire, nato se obrne, da ne bi znova trčil v oviro, nato pa se znova premakne naprej. Ker imamo dva senzorja, prisotnost ovire preverimo dvakrat – na desni in na levi in tako lahko ugotovimo, na kateri strani je ovira. Ukaz "delay_ms(1000)" nakazuje, da bo minila ena sekunda, preden se bo naslednji ukaz začel izvajati. Pokril sem večino vidikov, ki vam bodo pomagali zgraditi vašega prvega robota. Toda robotika se tu ne konča. Če sestavite tega robota, boste imeli veliko možnosti, da ga razširite. Izboljšate lahko robotov algoritem, na primer kaj storiti, če ovira ni na neki strani, ampak tik pred robotom. Prav tako ne bi škodilo, če namestite kodirnik - preprosto napravo, ki vam bo pomagala natančno pozicionirati in poznati lokacijo vašega robota v prostoru. Zaradi jasnosti je možno namestiti barvni ali enobarvni zaslon, ki lahko prikazuje koristne informacije - raven napolnjenosti baterije, razdaljo do ovir, različne informacije o odpravljanju napak. Ne bi škodilo izboljšati senzorje - namestiti TSOP (to so IR sprejemniki, ki zaznavajo signal le določene frekvence) namesto običajnih fototranzistorjev. Poleg infrardečih senzorjev obstajajo ultrazvočni senzorji, ki so sicer dražji in imajo tudi svoje slabosti, a v zadnjem času postajajo vse bolj priljubljeni med izdelovalci robotov. Da bi se robot odzival na zvok, bi bilo dobro namestiti mikrofone z ojačevalcem. Toda tisto, kar se mi zdi res zanimivo, je namestitev kamere in programiranje strojnega vida, ki temelji na njej. Obstaja niz posebnih knjižnic OpenCV, s katerimi lahko programirate prepoznavanje obraza, gibanje glede na barvne svetilnike in številne druge zanimive stvari. Vse je odvisno samo od vaše domišljije in spretnosti. Seznam komponent: ATmega16 v paketu DIP-40> L7805 v paketu TO-220 L293D v ohišju DIP-16 x2 kos. upori z močjo 0,25 W z ocenami: 10 kOhm x 1 kos., 220 Ohm x 4 kos. keramični kondenzatorji: 0,1 µF, 1 µF, 22 pF elektrolitski kondenzatorji: 1000 µF x 16 V, 220 µF x 16 V x 2 kos. dioda 1N4001 ali 1N4004 16 MHz kvarčni resonator IR diode: dovolj sta kateri koli dve. fototranzistorji, tudi kakršni koli, vendar se odzivajo samo na valovno dolžino infrardečih žarkov Koda vdelane programske opreme: Trenutno je moj robot skoraj dokončan. Opremljen je z brezžično kamero, senzorjem razdalje (tako kamera kot ta senzor sta nameščena na vrtljivem stolpu), senzorjem za ovire, kodirnikom, sprejemnikom signala z daljinskega upravljalnika in vmesnikom RS-232 za povezavo z računalnik. Deluje v dveh načinih: avtonomnem in ročnem (sprejema krmilne signale z daljinskega upravljalnika), kamero lahko vklopimo/izklopimo tudi na daljavo ali s pomočjo robota samega za varčevanje z baterijo. Pišem firmware za varnost stanovanj (prenos slik na računalnik, zaznavanje gibanja, sprehajanje po prostorih). Ena izmed zelo zamudnih in razburljivih dejavnosti je izdelava lastnega robota. Vsak, od najstnika do odraslega, sanja o izdelavi bodisi majhnega in ljubkega bodisi velikega in multifunkcionalnega robota, kot je toliko različnih modifikacij robotike, kot je ljudi. Ali želite narediti robota? Pred tako resnim projektom se morate najprej prepričati o svojih zmožnostih. Izdelava robota ni najcenejša ali najlažja stvar. Razmislite o tem, kakšnega robota želite izdelati, katere funkcije naj opravlja, morda bo le okrasni robot iz starih delov ali pa bo popolnoma funkcionalen robot s kompleksnimi, premikajočimi se mehanizmi. Srečal sem veliko mojstrov, ki ustvarjajo okrasne robote iz starih, odsluženih mehanizmov, kot so ure, budilke, televizorji, likalniki, kolesa, računalniki in celo avtomobili. Ti roboti so narejeni preprosto za lepoto, praviloma pustijo zelo žive vtise, še posebej radi jih imajo otroci. Najstnike na splošno zanimajo roboti kot nekaj skrivnostnega, še neznanega. Deli okrasnih robotov so pritrjeni na različne načine: z lepilom, varjenjem, vijaki. Pri taki dejavnosti ni nepotrebnih delov, od majhne vzmeti do največjega vijaka. Roboti so lahko majhni, namizni, nekaterim obrtnikom pa uspe narediti okrasne robote človeške velikosti. Veliko težje in nič manj zanimivo je narediti delujočega robota. Ni nujno, da je robot videti kot oseba, lahko je pločevinka z rogovi in gosenicami :) tukaj lahko uporabljate svojo domišljijo ad infinitum. Prej so bili roboti večinoma mehanski, vsa gibanja so nadzorovali kompleksni mehanizmi. Danes je večino surovih mehanskih komponent mogoče nadomestiti z električnimi vezji, »možgani« robota pa so lahko le eno mikrovezje, v katerega se preko računalnika vnašajo potrebni podatki. Podjetje Lego danes izdeluje posebne komplete za sestavljanje robotov, ki pa so dragi in niso dostopni vsem. Osebno me zanima izdelava robota z lastnimi rokami iz odpadnega materiala. Največja težava pri gradnji je pomanjkanje elektrotehniškega znanja. Če mehansko še vedno lahko nekaj naredite brez težav, je z električnimi vezji veliko bolj zapleteno; pogosto je treba kombinirati več različnih električnih komponent in tu se začnejo težave, vendar se vse to da popraviti. Pri ustvarjanju robota se lahko pojavijo težave z električnimi motorji, dobri motorji so dragi, stare igrače morate razstaviti, to ni zelo priročno. Številne radijske komponente so postale redke, vse več opreme je narejeno na kompleksnih mikrovezjih, kar zahteva resno znanje. Kljub vsem težavam mnogi od nas še naprej ustvarjajo neverjetne robote za različne namene. Roboti lahko perejo perilo, čistijo prah, rišejo, premikajo predmete, nas nasmejijo ali preprosto okrasijo naše namizje. Na spletnem mestu bom občasno objavljal fotografije svojih novih robotov, če vas ta tema tudi zanima, pošljite svoje zgodbe s fotografijami ali pišite o svojih izumih na forumu. Če želite ustvariti svojega robota, vam ni treba diplomirati ali prebrati tone. Samo uporabite navodila po korakih, ki jih mojstri robotike ponujajo na svojih spletnih straneh. Na internetu lahko najdete veliko koristnih informacij o razvoju avtonomnih robotskih sistemov. Informacije na spletnem mestu vam omogočajo, da samostojno ustvarite robota s kompleksnim vedenjem. Tukaj lahko najdete primere programov, diagrame, referenčna gradiva, že pripravljene primere, članke in fotografije. Na spletnem mestu je ločen razdelek, namenjen začetnikom. Ustvarjalci vira dajejo velik poudarek mikrokontrolerjem, razvoju univerzalnih plošč za robotiko in spajkanju mikrovezij. Tukaj lahko najdete tudi izvorne kode programov in številne članke s praktičnimi nasveti. Na spletnem mestu je poseben tečaj "Korak za korakom", ki podrobno opisuje postopek ustvarjanja najpreprostejših robotov BEAM, pa tudi avtomatiziranih sistemov, ki temeljijo na mikrokontrolerjih AVR. Stran, kjer lahko ambiciozni ustvarjalci robotov najdejo vse potrebne teoretične in praktične informacije. Tukaj je objavljenih tudi veliko uporabnih tematskih člankov, posodabljajo se novice in na forumu lahko postavljate vprašanja izkušenim robotikom. Ta vir je namenjen postopnemu potopitvi v svet ustvarjanja robotov. Vse se začne s poznavanjem Arduino, nato pa začetniku povejo o mikrokontrolerjih AVR in sodobnejših analogih ARM. Podrobni opisi in diagrami zelo jasno pojasnjujejo, kako in kaj storiti. Stran o tem, kako narediti robota BEAM z lastnimi rokami. Obstaja cel razdelek, posvečen osnovam, pa tudi logičnim diagramom, primerom itd. Ta vir zelo jasno opisuje, kako sami ustvarite robota, kje začeti, kaj morate vedeti, kje iskati informacije in potrebne dele. Storitev vsebuje tudi razdelek z blogom, forumom in novicami. Ogromen forum v živo, posvečen ustvarjanju robotov. Tukaj so odprte teme za začetnike, razpravlja se o zanimivih projektih in idejah, opisujejo se mikrokontrolerji, že pripravljeni moduli, elektronika in mehanika. In kar je najpomembneje, lahko postavite kakršno koli vprašanje o robotiki in prejmete podroben odgovor strokovnjakov. Vir amaterskega robotika je namenjen predvsem njegovemu lastnemu projektu "Domači robot". Vendar pa lahko tukaj najdete veliko uporabnih tematskih člankov, povezav do zanimivih spletnih mest, se seznanite z avtorjevimi dosežki in razpravljate o različnih oblikovalskih rešitvah. Strojna platforma Arduino je najprimernejša za razvoj robotskih sistemov. Informacije na spletnem mestu vam omogočajo, da hitro razumete to okolje, obvladate programski jezik in ustvarite več preprostih projektov. Izkopal sem zanimiv članek o tem, kako narediti robota sam iz preprostih rezervnih delov. Razlage tam niso zelo jasne. Slike sem pustil in malo popravil razlage. Najprej poglejte prvo sliko - kaj bi morali dobiti po eni uri dela. No, ali malo več. Vsekakor pa v nedeljo lahko vsak. Uporabljata se dva motorja, ker imajo motorji vedno os samo na eni strani. In lažje je vzeti dva motorja, kot pa izbiti os iz motorja in jo zamenjati z daljšo, tako da pride ven z obeh strani motorja. Čeprav je načeloma to povsem mogoče. Potem drugi motor ni potreben. Vsako stikalo z dvema položajema: vklop-izklop. Če namestite bolj zapleteno stikalo, lahko robota premaknete naprej in nazaj tako, da zamenjate polarnost baterij. Sploh lahko storite brez stikala in preprosto zasukate žice, da se robot premika. Lahko vzamete tako AA kot AAA baterije, so nekoliko manjše, a tudi lažje - robot se bo premikal hitreje, čeprav se bodo baterije AAA hitreje izpraznile. Bolje je, da LED priključite skozi omejevalni upor 20-50 ohmov in ga naredite v obliki žarometa spredaj. Ali kot svetilnik – na vrhu robota. Lahko povežete dve LED - bosta kot "oči". Namesto električnega traku lahko uporabite lepilni trak - ni razlike. Potrebujemo kolesa ali, če manjkajo, pritrdimo plastične pokrove za steklenice na palice motorja. To lahko storite z lepilom ali tako, da glavo potisnete v luknjo. Lahko uporabite spajkalnik - bolje bo držal. Plastenke so najpogosteje izdelane iz polietilena, jih ni mogoče lepiti z navadnim lepilom. Pištola za lepilo deluje odlično. Naj vas spomnim, da je bolje vzeti enaka kolesa in motorje. V nasprotnem primeru robot ne bo vozil naravnost. Motorji na sliki so različni in malo verjetno je, da ta robot vozi v ravni črti, najverjetneje v krogih. Zdaj morate z lepilnim trakom enega od motorjev pritrditi na škatlico za vžigalice. Nosilec naj bo le polovico manjši od škatle, saj bo na drugem delu tudi drugi motor. Drugi motor s kolesom pritrdimo na drugo stran škatle z električnim trakom. Ker so naši motorji nameščeni na dnu škatlice za vžigalice, moramo baterije postaviti na vrh in seveda vse pritrditi z lepilnim trakom. Dodamo še stikalo.Zaključek
10 virov za ambicioznega robotika
Kaj potrebujemo za sestavo takega robota:
Kako narediti robota - navodila po korakih.
