Полезные ресурсы для создания робота своими руками. Сделать робота в домашних условиях самостоятельно? Легко! Самодельный робот в домашних условиях

Сегодня мы расскажем, как сделать робота из подручных средств. Получившийся «высокотехнологичный андроид» хоть и будет небольшого размера и навряд ли сможет помочь вам по хозяйству, но пренепременно развеселит как детей, так и взрослых.

Необходимые материалы

Для того, чтобы сделать робота, не понадобится знание ядерной физики. Можно и в домашних условиях сделать робота из обычных материалов, которые постоянно есть под руками. Итак, что нам понадобится:

• 2 куска провода
• 1 моторчик
• 1 батарейка AA
• 3 канцелярские кнопки
• 2 кусочка пенокартона или похожего по свойствам материала
• 2-3 головки старых зубных щеток или несколько скрепок

1. Прикрепляем батарейку к мотору

С помощью клеящего пистолета прикрепляем кусочек пенокартона к корпусу мотора. Затем к приклеиваем к нему батарейку.

Этот шаг может показаться не совсем понятным. Однако, чтобы сделать робота, необходимо заставить его двигаться. Надеваем на ось мотора маленький продолговатый кусочек пенокартона и закрепляем его с помощью клеевого пистолета. Такая конструкция придаст мотору дисбаланс, что и приведет робота в движение.

На самый конец дестабилизатора капните пару капель клея, или прикрепите какой-нибудь декоративный элемент - это добавит роботу индивидуальности и увеличит амплитуду его движений.

3. Ноги

Теперь необходимо снабдить робота нижними конечностями. Если вы будете использовать для этого головки зубных щеток, то приклейте их к нижней части мотора. В качестве прослойки можно использовать всё тот же пенокартон.

Следующим шагом прикрепим два наших отрезка провода к контактам моторчика. Можно их просто прикрутить, но ещё лучше будет припаять их, это сделает робота более долговечным.

5. Подключение батарейки

Используя термопистолет, приклеем провод к одному из концов батареи. Можете выбрать любой из двух проводов и любую сторону батареи - полярность в данном случае роли не играет. Если у вас хорошо получается паять, в этом шаге также можно воспользоваться пайкой вместо клея.

6. Глаза

В качестве глаз робота вполне подойдет пара бусинок, которые прикрепляем термоклеем к одному из концов батарейки. На этом шаге можно проявить фантазию и придумать внешний вид глаз на своё усмотрение.

Раз уж вы попали на эту странцу, значит вы уже не равнодушны к теме робототехники и роботостроения. Конструирование робота своими руками, это очень увлекательное занятие, которое научит вас многому. У вас появятся навыки в области электроники, механики, программирования, управления процессами. Для меня роботостроение, это увлекательное хобби. Как и все мы, я тоже мечтал создать что-нибудь с колесами, моторчиками, проводами, и с кучей электронных деталей.

Так однажды пришла в голову идея собрать робота своими руками в домашних условиях. Но не только создать простое устройство которое бы двигалось в разные стороны, а создать многофункционального робота, который бы выполнял команды центра связи и был бы полезен в хозяйстве.

Идея сделать робота своими руками под названием RoboTech , которого смог бы собрать любой, начинающий робототехник или радио-любитель.

Основные требования к самодельному роботу

• Возможность сборки робота в домашних условиях.
• Робот должен быть построен на доступном на рынке и легким в программировании микроконтроллере.
• В качестве шасси должна использоваться простая и доступная в конструировании платформа.
• Робот должен содержать необходимый набор датчиков и механизмов, позволяющих расширять функционал по мере необходимости.
• Робот должен передвигаться свободно и уметь реагировать на препятствия.
• Возможность управлять роботом на расстоянии, использование телеметрии (наблюдать за состоянием робота, задавать различные команды).
• Возможность трансляции видео изображения с бортовой камеры на базовую станцию.

Учитывая требования, для управления роботом решено использовать два микро-компьютера (MC-1 и MC-2 ).

Бортовой компьютер MC-1

Первый компьютер (основной MC-1 ) — используется в качестве основного бортового компьютера «мозга», в задачи которого входит:

• видео-трансляция окружающей среды на базовую станцию в хорошем качестве;
• получение команд с центра управления (базовая станция);
• отправка в цент управления больших данных на высокой скорости;
• координация работы остальных узлов робота посредством второго микро-компьютера (дополнительный MC-2)

Для выполнения поставленных задач, решено использовать одноплатный компьютер Raspberry PI или, в крайнем случае, роутер с возможностью прошивки OpenWRT .

Бортовой компьютер MC-2

Второй компьютер (дополнительный MC-2 ) используется для управления двигателем, сбором информации с различных датчиков или сенсоров и отправки готовых данных на основной компьютер MC-1.

В качестве контроллера управления механизмами шасси и сенсорами робота, решено использовать готовый . Из всех рассматриваемых мною контроллеров, я выбрал самый распространенный и доступный . Так же можно использовать более компактный Arduino Nano . Оба устройства работают на avr микроконтроллере ATMega328p.

Сейчас появилось великое множество возможностей, которые позволяют начать создавать роботов не имея каких-то супер-пупер особенных таких знаний. И это великолепно! Потому что запускает лавину познания.

Причём начинать нужно не со знаний. Не знания должны быть паровозом. Знания это багаж, который едет в этом поезде. А что же тогда паровоз? А паровоз - это как раз незнание того, как бы так сделать, чтобы нечто делалось само собой. Строительство робота - это как раз обретение такого знания.

Чтобы не погрязнуть в примерах давайте возьмём один только пример. Самый тривиальный пример. Пусть робот перемещается по комнате не впечатываясь в стены. Что нужно знать:

1. Какой будет механика перемещений. (У большинства роботов есть механика, но бывают и бестелесные роботы, например, биржевые.) Если у вас нет знаний в этой области, то сразу начинайте их приобретать. Какие есть механизмы для перемещения, по ровной поверхности, по неровной, шагающие, на колёсах… Если на можете сделать такой механизм, найдите готовый. Разберите и соберите его заново, если это возможно.

2. Как робот будет взаимодействовать с внешним миром. Тут хорошо бы иметь знания в радиоэлектронике и/или информационных технологиях, чтобы понимать как считывать звуковые, оптические, механические сигналы, как получать информацию из сети (последнее особенно важно для бестелесных роботов). Минимальные знания уже подойдут, недостающие нужно немедленно начать восполнять. Благо вы можете использовать огромное количество модульных элементов и датчиков, сопрягаемых с уже готовыми контроллерами, которые превращают сигналы этих датчиков просто в числа. (если интересно, можно в комментариях обсудить/обменяться ссылками/адресами, где всё это приобретается)

3. (самое важное) Как робот будет думать. Надо определиться в чём заключается его «мыслительная» деятельность. Для выбранного примера это всего лишь умение в нужные моменты времени включать и выключать N электродвигателей в зависимости от измеренного расстояния до стены впереди (как минимум). Для мыслительной деятельности роботу нужен программируемый блок с микропроцессором. Есть множество готовых платформ для конструирования роботов (Arduino, Матрёшка, Strawberry Pi, Iskra, Troyka и др. Опять приглашаю в комментарии: делитесь ссылками, спрашивайте)

Сразу возникает вопрос: значит надо знать программирование? Строго говоря да. Но среди перечисленных платформ есть такие, в которых программирование осуществляется в визуальной среде без использования какого-либо конкретного языка программирования. (Т.е. внимание! Не обязательно знать программирование чтобы начать. Но естественно обязательно знать, чтобы продолжить)

Вот три основных косточки, на которых надо иметь сухожилия начальных знаний и навыков, доступных даже ребёнку, и на которых потом наращивать мясо высших инженерных знаний:

• строить механизмы из конструктора - в перспективе это весь спектр «механических наук»: физика (механика), детали машин и механизмов, сопромат, гидравлика и т.п.
• знать, как обеспечивается взаимодействие с внешним миром (даже детские конструкторы сегодня снабжены модулями-датчиками) - в перспективе это программирование, сетевые протоколы, физика (электричество, оптика, акустика, радиолокация, и т.д.)
• иметь начальное представление о программировании: переменные, алгоритмы - в перспективе программирование (разные языки и парадигмы программирования), алгоритмы и структуры данных, базы данных. Выбор языка программирования не принципиален, выбор очень широк, от визуальных сред для детей, но ассемблера конкретного микропроцессора. Вы сами можете выбирать в зависимости от имеющихся знаний

Ну, и напоследок, для вдохновения посмотрите (и это не реклама, я к этому производителю не имею отношения (поделитесь другими примерами)) какие есть детские инструменты для создания роботов

Сейчас уже мало кто помнит, к сожалению, что в 2005 году были Chemical Brothers и у них был замечательный клип - Believe, где роботизированная рука гонялась по городу за героем видео.

Тогда у меня появилась мечта. Несбыточная на тот момент, т. к. ни малейшего понятия об электронике у меня не было. Но мне хотелось верить - believe. Прошло 10 лет, и буквально вчера мне удалось впервые собрать своего собственного робота-манипулятора, запустить его в работу, затем сломать, починить, и снова запустить в работу, а попутно найти друзей и обрести уверенность в собственных силах.

Внимание, под катом спойлеры!

Всё началось с (привет, Мастер Кит, и спасибо, что разрешили написать в вашем блоге!), который был почти сразу найден и выбран после этой статьи на Хабре. На сайте говорится, что собрать робота - под силу даже 8-летнему ребёнку - чем я хуже? Я точно так же только пробую свои силы.

Сначала была паранойя

Как истинный параноик, сразу выскажу опасения, которые у меня изначально были относительно конструктора. В моём детстве сперва были добротные советские конструкторы, потом рассыпающиеся в руках китайские игрушки… а потом детство кончилось:(

Поэтому из того, что осталось в памяти об игрушках, было:

• Пластмасса будет ломаться и крошиться в руках?
• Детали будут неплотно подходить друг к другу?
• В наборе будут не все детали?
• Собранная конструкция будет непрочной и недолговечной?

И, наконец, урок, который был вынесен из советских конструкторов:

• Часть деталей придётся допиливать напильником
• А части деталей просто не будет в наборе
• И ещё часть будет изначально не работать, её придётся менять

Что я могу сказать сейчас: не зря в моем любимом клипе Believe главный герой видит страхи там, где их нет. Ни одно из опасений не оправдалось : деталей было ровно столько, сколько нужно, все они подходили друг к другу, на мой взгляд - идеально, что очень сильно поднимало настроение по ходу работы.

Детали конструктора не только отлично подходят друг к другу, но также продуман тот момент, что детали почти что невозможно перепутать . Правда, с немецкой педантичностью создатели отложили винтиков ровно столько сколько нужно , поэтому терять винтики по полу или путать «какой куда» при сборке робота нежелательно.

Технические характеристики:

Длина: 228 мм
Высота: 380 мм
Ширина: 160 мм
Вес в сборке: 658 гр.

Питание: 4 батарейки типа D
Вес поднимаемых предметов: до 100 гр
Подсветка: 1 светодиод
Тип управления: проводной дистанционный пульт
Примерное время сборки: 6 часов
Движение: 5 коллекторных моторов
Защита конструкции при движении: храповик

Подвижность:
Механизм захвата: 0-1,77""
Движение запястья: в пределах 120 градусов
Движение локтя: в пределах 300 градусов
Движение плеча: в пределах 180 градусов
Вращение на платформе: в пределах 270 градусов

Вам понадобятся:

• удлинённые плоскогубцы (не получится обойтись без них)
• боковые кусачки (можно заменить на нож для бумаги, ножницы)
• крестовая отвёртка
• 4 батарейки типа D

Важно! О мелких деталях

Кстати о «винтиках». Если вы сталкивались с подобной проблемой, и знаете, как сделать сборку ещё удобнее - добро пожаловать в комментарии. Пока что поделюсь своим опытом.

Одинаковые по функции, но разные по длине болты и шурупы достаточно чётко прописаны в инструкции, например, на средней фото внизу мы видим болты P11 и P13. А может P14 - ну, то есть, вот опять, я снова их путаю. =)

Различить их можно: в инструкции прописано, какой из них сколько миллиметров. Но, во-первых, не будешь же сидеть со штангенциркулем (особенно если тебе 8 лет и\или у тебя его попросту нет), а, во-вторых, различить их в итоге можно только, если положить рядом, что может не сразу прийти на ум (мне не пришло, хе-хе).

Поэтому заранее предупрежу, если надумаете собирать этого или похожего робота сами, вот вам подсказка:

• либо заранее присмотритесь к крепёжным элементам;
• либо купите себе побольше мелких винтов, саморезов и болтов, чтобы не париться.

Также, ни в коем случае не выбрасывайте ничего, пока не закончите сборку. На нижней фотографии в середине, между двумя деталями от корпуса «головы» робота - небольшое кольцо, которое чуть не полетело в мусор вместе с прочими «обрезками». А это, между прочим, держатель для светодиодного фонарика в «голове» механизма захвата.

Процесс сборки

К роботу прилагается инструкция без лишних слов - только изображения и чётко каталогизированные и промаркированные детали.

Детали достаточно удобно откусываются и зачистки не требуют, но мне понравилась идея каждую деталь обработать ножом для картона и ножницами, хотя это и не обязательно.

Сборка начинается с четырёх из пяти входящих в конструкцию моторов, собирать которые настоящее удовольствие: я просто обожаю шестерёночные механизмы.

Моторчики мы обнаружили аккуратно упакованными и «прилипшими» друг к другу - готовьтесь ответить на вопрос ребёнка, почему коллекторные моторчики магнитятся (можно сразу в комментариях! :)

Важно: в 3 из 5 корпусов моторчиков нужно утопить гайки по бокам - на них в дальнейшем мы посадим корпуса при сборке руки. Боковые гайки не нужны только в моторчике, который пойдёт в основу платформы, но чтобы потом не вспоминать, какой корпус куда, лучше утопите гайки в каждом из четырёх жёлтых корпусов сразу. Только для этой операции будут нужны плоскогубцы, в дальнейшем они не понадобятся.

Примерно через 30-40 минут каждый из 4х моторов оказался снабжён своим шестереночным механизмом и корпусом. Собирается всё не сложнее, чем в детстве собирался «Киндер-сюрприз», только гораздо интереснее. Вопрос на внимательность по фото выше: три из четырёх выходных шестерёнок черные, а где белая? Из её корпуса должны выходить синий и чёрный провод. В инструкции это всё есть, но, думаю, обратить на это внимание ещё раз стоит.

После того, как у вас на руках оказались все моторы, кроме «головного», вы приступите к сборке платформы, на которой будет стоять наш робот. Именно на этом этапе ко мне пришло понимание, что с шурупами и винтами надо было поступать более вдумчиво: как видно на фото выше, двух винтов для скрепления моторчиков вместе за счет боковых гаек мне не хватило - они уже были где-то мною же вкручены в глубине уже собранной платформы. Пришлось импровизировать.

Когда платформа и основная часть руки собраны, инструкция предложит вам перейти к сбору механизма захвата, где полно мелких деталей и подвижных частей - самое интересное!

Но, надо сказать, что на этом спойлеры закончатся и начнутся видео, так как мне нужно было ехать на встречу с подругой и робота, которого не удалось успеть закончить, пришлось захватить с собой.

Как стать душой компании при помощи робота

Легко! Когда мы продолжили сборку вместе, стало понятно: собирать робота самостоятельно - очень приятно. Работать над конструкцией вместе - приятно вдвойне. Поэтому смело могу рекомендовать этот набор для тех, кто не хочет сидеть в кафе за скучными разговорами, но хочет повидаться с друзьями и хорошо провести время. Более того, мне кажется, и тимбилдинг с таким набором - например, сборка двумя командами, на скорость - практически беспроигрышный вариант.

Робот ожил в наших руках сразу, как только мы закончили сборку. Передать вам наш восторг, я, к сожалению, не могу словами, но, думаю, многие меня здесь поймут. Когда конструкция, которую ты сам собрал вдруг начинает жить полноценной жизнью - это кайф!

Мы поняли, что жутко проголодались и пошли поесть. Идти было недалеко, поэтому робота мы донесли в руках. И тут нас ждал ещё один приятный сюрприз: робототехника не только увлекательна. Она ещё и сближает. Как только мы сели за столик, нас окружили люди, которые хотели познакомиться с роботом и собрать себе такого же. Больше всего ребятам понравилось здороваться с роботом «за щупальца», потому что ведёт он себя действительно как живой, да и в первую очередь это же рука! Словом, основные принципы аниматроники были освоены пользователями интуитивно . Вот как это выглядело:

Troubleshooting

По возвращении домой меня ждал неприятный сюрприз, и хорошо, что он случился до публикации этого обзора, потому что теперь мы сразу обговорим troubleshooting.

Решив попробовать подвигать рукой по максимальной амплитуде, удалось добиться характерного треска и отказа функциональности механизма мотора в локте. Сначала это меня огорчило: ну вот, новая игрушка, только собрана - и уже больше не работает.

Но потом меня осенило: если ты сам её только что собрал, за чем же дело стало? =) Я же прекрасно знаю набор шестерёнок внутри корпуса, а чтобы понять, сломался ли сам мотор, или просто недостаточно хорошо был закреплён корпус, можно не вынимая моторчика из платы дать ему нагрузку и посмотреть, продолжатся ли щелчки.

Вот тут-то мне и удалось почувствовать себя настоящим робо-мастером!

Аккуратно разобрав «локтевой сустав», удалось определить, что без нагрузки моторчик работает бесперебойно. Разошёлся корпус, внутрь выпал один из шурупов (потому что его примагнитил моторчик), и если бы мы продолжили эксплуатацию, то шестерёнки были бы повреждены - в разобранном виде на них была обнаружена характерная «пудра» из стёршейся пластмассы.

Очень удобно, что робота не пришлось разбирать целиком. И классно на самом деле, что поломка произошла из-за не совсем аккуратной сборки в этом месте, а не из-за каких-то заводских трудностей: их в моём наборе вообще обнаружено не было.

Совет: первое время после сборки держите отвёртку и плоскогубцы под рукой - могут пригодиться.

Что можно воспитать благодаря данному набору?

Уверенность в себе!

Мало того, что у меня нашлись общие темы для общения с совершенно незнакомыми людьми, но мне также удалось самостоятельно не только собрать, но и починить игрушку! А значит, я могу не сомневаться: с моим роботом всегда всё будет ок. И это очень приятное чувство, когда речь идёт о любимых вещах.

Мы живём в мире, где мы страшно зависим от продавцов, поставщиков, сотрудников сервиса и наличия свободного времени и денег. Если ты почти ничего не умеешь делать, тебе за всё придётся платить, и скорее всего - переплачивать. Возможность починить игрушку самому, потому что ты знаешь, как у неё устроен каждый узел - это бесценно. Пусть у ребёнка такая уверенность в себе будет.

Итоги

Что понравилось:

• Собранный по инструкции робот не потребовал отладки, запустился сразу
• Детали почти невозможно перепутать
• Строгая каталогизация и наличие деталей
• Инструкция, которую не надо читать (только изображения)
• Отсутствие значимых люфтов и зазоров в конструкциях
• Лёгкость сборки
• Лёгкость профилактики и починки
• Last but not least: свою игрушку собираешь сам, за тебя не трудятся филиппинские дети

Что нужно ещё:

• Ещё крепёжных элементов, прозапас
• Детали и запчасти к нему, чтобы можно было заменить при необходимости
• Ещё роботов, разных и сложных
• Идеи, что можно улучшить\приделать\убрать - словом, на сборке игра не заканчивается! Очень хочется, чтобы она продолжалась!

Вердикт:

Собирать робота из этого конструктора - не сложнее, чем паззл или «Киндер-сюрприз», только результат гораздо масштабнее и вызываЛ бурю эмоций у нас и окружающих. Отличный набор, спасибо,