Собрать собственного робота - это мечта чуть ли не каждого мальчишки. Можно вспомнить и повальное увлечение роботами в Советском Союзе, особенно в 70-80 годах, и попытки создать крутых терминаторов после одноимённого фильма, и даже целые турниры, где роботы сражались за первенство, уничтожая друг друга на арене. В общем, роботы увлекали людей со дня сборки первой модели.
И если раньше для создания робота требовались большие деньги, много времени и сил, то теперь их сборка представляет собой конструктор. Ты устанавливаешь детали на платформу, заливаешь код на плату (готовый или самописный - зависит от твоих навыков в программировании и того, что ты ждёшь от робота), и вот, готовый терминатор, который будет служить тебе верой и правдой.
Звучит несложно. Но это только на словах. На деле же для сборки робота, а не радиоуправляемой игрушки, умеющей ездить только вперёд и назад, нужно много разных деталей. В этой статье мы расскажем тебе о том, как собрать простого робота из недорогих деталей.
База
Базой любого робота является его подвижная часть. База может быть колёсной или гусеничной, но мы рекомендуем именно гусеничную. Такая база имеет лучшую проходимость, нежели колёсная, может поворачиваться на месте, а также более устойчива на неровной поверхности. Некоторые при сборке робота на гусеничной базе покупают игрушечный танк, разбирают и оставляют только базу, на которую крепят плату и другие детали. Это вариант неплохой, но затратный. Проще и дешевле купить гусеничную базу. Пример такой базы - пластина для Rover. Ссылка на неё ниже. Плюс этой базы в том, что на ней закреплено пластиковое основание, которое позволяет легко закрепить плату микроконтроллера Arduino, драйвер двигателей, элементы питания и датчики. Это делает возможным быстро собрать робота без необходимости разметки и сверления.
Платы
Часто в качестве основной платы выбирают «Arduino». Они простые в монтаже, достаточно мощные и надёжные. Но железо не ограничивается только одной платой, и для функционирования робота требуются драйверы двигателя, микросхемы, транзисторы - в общем, много сложных деталей.
Для твоего первого робота мы рекомендуем набор «Ардуино ДВ», ссылка на который будет ниже. В этом наборе очень много деталей, которые позволяют создать робота, не задумываясь о том, что тебе ещё нужно докупить для его нормального функционирования. В комплекте идет плата «Ардуино» UNO R3, макетная плата МВ-102, реле, датчики наклона, огня, температуры, влажности и уровня воды, шаговый двигатель, драйвер шагового двигателя, резисторы от 220 Ом до 10 кОм, светодиоды, тактовые кнопки, зуммеры, фоторезисторы, индикаторы, серводвигатель, ИК-приёмник, ИК-пульт, джойстик, LED матрица, LCD экран и другие детали. В наборе доступно 33 урока по сборке робота.
Кстати, покупать такие наборы удобнее, чем заказывать отдельные детали. Во-первых, в комплекте есть всё необходимое. Во-вторых, цена на 40% ниже, чем если бы ты покупал детали по отдельности. И в-третьих, проверенные детали. К комплекту «Ардуино ДВ» можно докупить дополнительные модули и датчики, сделав робота более функциональным. Лучший выбор для новичка.
Дополнительные датчики
Чтобы твой робот не бился об стены и другие преграды, его нужно оснастить датчиками препятствия. Существуют датчики столкновений, датчики линий, инфракрасные датчики, ультразвуковые дальномеры и другие датчики. Также, чтобы сделать робота умным, можно оснастить его датчиками движения и освещения, которые позволят ему ориентироваться на местности, объезжая не только статичные, но и динамичные объекты. Рекомендуем устанавливать минимум два датчика препятствий на передней части робота. Желательно установить ещё два датчика и в задней части. Помни: чем больше датчиков, тем лучше.
Питание
От качества системы питания будет зависеть продолжительность функционирования робота на одном заряде. Основной деталью является блок питания. Рекомендуем выбирать блок питания с входным и выходным фильтром от электромагнитных помех, защитой от превышения выходного напряжения, потребляемого тока и короткого замыкания на выходе. Это защитит робота даже при скачках напряжения.
Далее от блока питания ток поступает на платы и батареи. Для того чтобы робот был автономным, необходимо установить блок для батареек. Блоки бывают как компактными, для небольших круглых батареек, так и массивными, в которые устанавливается 10 батареек АА. Помни, что чем больше блок для батареек, тем больше вес робота. Если ты собираешь компактного робота, то лучше выбрать блок на 2 батарейки.
Также вместо батареек ты можешь установить блок питания, защищённый от воздействия влаги и солнечного света. Блок питания подойдёт в случае, если ты собираешься управлять роботом на улице.
Перечисленные выше детали для сборки робота мы нашли в интернет-магазине «ДВ Робот». Также в магазине есть радиодетали, провода, кабели, разъёмы и комплектующие. Кроме того, в разделе «Майнинг» ты найдёшь всё необходимое для майнинга криптовалют. В разделе «Базар» ты можешь бесплатно разместить объявление для продажи товаров и услуг или найти вещи по невысокой цене. В разделе «Новинки» ты обнаружишь много интересных товаров: например, 3D-принтеры, карбон и кевлар, а также платы и инструменты.
Одним из очень трудоёмких и увлекательных занятий является постройка собственного робота.
Каждый, от подростка до взрослого, мечтает сделать или маленького и симпатичного, или большого и многофункционального робота, сколько людей столько различных модификаций робототехники. А вы хотите сделать робота?
Перед таким серьёзным проектом следует прежде убедиться в своих возможностях. Построение робота занятие не из дешевых и не самых простых. Подумайте, какого робота вы хотите сделать, какие функции он должен выполнять, возможно, это будет просто декоративный робот из старых деталей или это будет полнофункциональный робот со сложными, двигающимися механизмами.
Я встречал много народных умельцев, создающих декоративных роботов из старых, отработавших свой век механизмов, таких как часы, будильники, телевизоры, утюги, велосипеды, компьютеры и даже автомобили. Эти роботы делаются просто для красоты, они, как правило, оставляют очень яркие впечатления, особенно они, нравятся детям. Подросткам вообще интересны роботы как нечто загадочное, ещё неизведанное.
Детали декоративных роботов крепятся различными способами: на клею, сваркой, на винтах. В таком занятии лишних деталей не бывает в ход идут любые детали, от маленькой пружинки до самого большого болта. Роботы могут быть маленькими, настольными, а некоторые умельцы умудряются сделать декоративных роботов в человеческий рост.
Намного сложнее и не менее интересно сделать действующего робота. Не обязательно робот должен быть похож на человека, это может быть консервная банка с рожками и гусеницами:) тут можно проявлять фантазию до бесконечности.
Раньше роботы были в основном механические, все движения контролировались сложными механизмами. Сегодня большинство грубых механических узлов можно заменить на электрические схемы, а «мозгом» робота может быть всего одна микросхема, в которую через компьютер вводят нужные данные.
Сегодня компания «Лего» выпускает специальные наборы для конструирования роботов, пока такие конструкторы стоят дорого и доступны не всем.
Лично мне интересно сделать робота своими руками из подручных материалов. Самая большая проблема, возникающая при строительстве, это нехватка знаний в области электрики. Если по механике можно ещё что-то сделать без проблем, то с электрическими схемами дела обстоят сложнее, часто требуется совместить несколько разных электрических узлов, тут и начинаются сложности, но всё это поправимо. При создании робота могут возникнуть проблемы с электродвигателями, хорошие моторчики стоят дорого, приходится разбирать старые игрушки, это не очень удобно. Так же стали дефицитными многие радиодетали, всё больше техники делается на сложных микросхемах, а тут нужны серьёзные знания. Несмотря на все трудности многие из нас продолжают создавать удивительных роботов для самых разных целей. Роботы могут стирать, убирать пыль, чертить, двигать предметы, веселить нас или просто украшать рабочий стол.
На сайте я периодически буду публиковать фотографии своих новых роботов, если вас тоже интересует эта тема, то обязательно присылайте свои истории с фотографиями или напишите о своих изобретениях на форуме.
Популярную игрушку — робота — можно не только купить в магазине. Его гораздо интереснее сделать своими руками, причем количество материалов, из которых умельцы делают своих маленьких друзей, ограничивается только фантазией мастера. Можно предложить основные направления для создания. Итак, робот своими руками может быть сделан в нескольких техниках.
Вяжем крючком
Крючком можно связать замечательного робота – логотип ОС Android, знакомый пользователям смартфонов и планшетов. Такая игрушка может использоваться как брелок, емкость для мелочей (бусинок, пуговиц и т.д.), т. к. внутри у него пластиковый контейнер от киндер-сюрприза.
Для вязания потребуется:
- пряжа светло-зеленого или салатового цвета;
- крючок № 2,5;
- пластиковый контейнер от киндер-сюрприза;
- клей и бусинки для глаз.
Как сделать такую игрушку, можно посмотреть в видео-уроке:
Шьем из фетра
Не менее интересная модель может быть сшита из фетра. Для начинающих робототехников предлагается мастер-класс.
Размеры заготовок:
- туловище - 4,5 см;
- голова - 3,5 см;
- ноги - 2 см;
- руки - 1,5 см.
Каждый квадратик сшивается из 6 деталей.
Кубик набивается наполнителем.
Детали робота можно приклеить друг к другу или пришить.
Из фанеры
Робот из фанеры гораздо прочнее и устойчивее предыдущих. Он может выполнять различные функции, предусмотренные конструкцией. Внешний вид такого робота зависит только от вашей фантазии.
Движущийся робот может поднимать и перемещать небольшие предметы.
Из спичечных коробков
Коробки от спичек обклеивают цветной бумагой (можно любым другим материалом). Друг к другу их приклеивают клеем или используют скрепки.
Можно сделать из спичечных коробок и просто робота, и трансформера.
Скручен из проволоки:
Разные варианты
Если дать волю своей фантазии, роботов можно делать из чего угодно. Отличные модели получаются из пластиковых бутылок и крышек от них.
Детали этого робота собраны на прочную проволоку. Поэтому робот может двигать руками и ногами.
Из пачки сигарет тоже можно сделать робота.
Из мастики получаются съедобные роботы. Они яркие и красивые.
Очень просто делать робота из коробок. С ним получится отличная фотосессия.
Робота из геометрических фигур интересно делать вместе с ребенком.
Можно сделать робота и совсем из бросового материала. Например, такого.
Решил плавно перейти к динамичным движущимся моделям. Это проект маленького самодельного робота на ИК-управлении, собранного из простых и доступных для приобретения деталей. В основе - два микроконтроллера. Передачу с пульта ДУ обеспечивает PIC12F675 , а приёмная часть к контроллером моторчиков реализована на PIC12F629 .
Схема робота на микроконтроллере
С цифровой частью всё вышло гладко, проблема была только в "двигательной установке" - маленьких редукторах, которые сделать в домашних условиях очень проблематично, поэтому пришлось развить идею "виброжуков ". Управление микромоторами осуществляется через усилительные транзисторные ключи на BC337. Они заменимы на любые другие небольшие транзисторы n-p-n с током коллектора от 0,5 А.
Размеры получились очень маленькие - на фото сравнение его с монетой и ещё возле спичечного коробка. Глаза робота сделаны из сверхярких светодиодов, засунутых в корпус небольших электролитических конденсаторов.
Обсудить статью МАЛЕНЬКИЙ САМОДЕЛЬНЫЙ РОБОТ
Робототехника — одно из перспективнейших направлений в сфере интернет-технологий, а то, что за ИТ-сферой будущее, в наше время и объяснять не надо. Роботостроение — увлекательнейшая штука: сконструировать робота значит почти что создать новое существо, пусть и электронное.
С 60-х годов прошлого века автоматизированные и самоуправляющиеся устройства, делающие какую-либо работу за человека, стали использоваться для исследований и в производстве, затем в сфере услуг и с тех с каждым годом прочнее занимают свое место в жизни людей. Конечно, нельзя сказать, что в России все сплошь выполняется самостоятельными механизмами, однако определенный вектор в эту сторону точно намечается. Вот уже и Сбербанк планирует заменить три тысячи юристов умными машинами.
Вместе с экспертами попытаемся разобраться, зачем нужна роботехника и как к ней подступиться.
Чем отличается робототехника для детей от профессиональной?
Если коротко, то робототехника для детей направлена на изучение предмета, тогда как профессиональная - на решение конкретных задач. Если специалисты создают промышленные манипуляторы, выполняющие разные технологические задачи, или специализированные колесные платформы, то любители и дети, конечно же, занимаются вещами попроще.
Татьяна Волкова, сотрудник Центра интеллектуальной робототехники: «Как правило, с чего все начинают: разбираются с моторами и заставляют робота элементарно ехать вперед, потом - делать повороты. Когда робот выполняет команды движения, можно уже подключить датчик и сделать так, чтобы робот ехал на свет или, наоборот, «убегал» от него. А дальше идет любимая задача всех новичков: робот, который ездит по линии. Устраиваются даже различные гонки роботов».
Как понять, есть ли у ребенка склонность к робототехнике?
Для начала нужно купить конструктор и посмотреть, нравится ли ребенку собирать его. А дальше и в кружок можно отдать. Занятия помогут ему развить мелкую моторику, фантазию, пространственное восприятие, логику, концентрацию и терпеливость.
Чем быстрее получится определиться с направлением роботехники — конструирование, электроника, программирование — тем лучше. Все три области обширны и требуют отдельного изучения.
Александр Колотов, ведущий специалист STEM-программ в Университете Иннополис: «Если ребенку нравится собирать конструктор, то ему подойдёт конструирование. Если ему интересно изучать, как устроена вещь, то ему понравится заниматься электроникой. Если у ребенка тяга к математике, то его заинтересует программирование».
Когда начинать обучение робототехнике?
Начинать изучение и записываться в кружки лучше всего с детства, впрочем, не слишком рано — в 8-12 лет , говорят специалисты. Раньше ребенку сложнее уловить понятные абстракция, а позднее, в подростковом возрасте, у него могут появиться другие интересы, и он станет отвлекаться. Также ребенка необходимо мотивировать на изучение математики, чтобы ему было интересно и легко в будущем проектировать механизмы и схемы, составлять алгоритмы.
С 8-9 лет ребята уже могут понимать и запоминать, что такое резистор, светодиод, конденсатор, а позже и понятия из школьной физики осваивать с опережением школьной программы. Не важно, станут они специалистами в этой области или нет, полученные знания и навыки точно даром не пропадут.
В 14-15 лет нужно продолжать заниматься математикой, отодвинуть занятия в кружке по робототехнике на второй план и начать изучение программирования более серьезно - разбираться не только в сложных алгоритмах, но и в структурах хранения данных. Далее идут математический базис и знания в алгоритмизации, погружение в теорию механизмов и машин, проектирование электромеханической оснастки робототехнического устройства, реализацию алгоритмов автоматической навигации, алгоритмы компьютерного зрения и машинное обучение.
Александр Колотов: «Если в этот момент познакомить будущего специалиста с основами линейной алгебры, комплексным счислением, теорией вероятности и статистики, то к поступлению в вуз он уже будет хорошо представлять, зачем ему стоит обращать дополнительное внимание на эти предметы при получении высшего образования».
Какие конструкторы выбрать?
Для каждого возраста существуют свои образовательные программы, конструкторы и платформы, различающиеся степенью сложности. Можно найти как зарубежные, так и отечественные продукты. Есть дорогие наборы для робототехники (в районе 30 тыс. руб. и выше), есть и подешевле, совсем простые (в пределах 1-3 тыс. руб.).
Если ребенку 8-11 лет , можно купить конструкторы Lego или Fischertechnik (хотя, конечно, производители имеют предложения как для более младшего, так и для старшего возрастов). Конструктор Lego для робототехники обладает интересными деталями, яркими фигурками, он легок в сборке и снабжен подробной инструкцией. Серия конструкторов Fischertechnik для робототехники приближает к настоящему процессу разработки, здесь вам и провода, и штекеры, и визуальная среда программирования.
.jpg)
В 13-14 лет можно начать работать с ТРИК или модулями Arduino, которые, по словам Татьяны Волковой, является практически стандартом в области образовательной робототехники, а также Raspberry. ТРИК сложнее Lego, но легче Arduino и Raspberry Ri. Последние две уже требуют базовых навыков программирования.
Что еще потребуется изучить?
Программирование . Избежать его возможно только на первоначальном этапе, потом же без него никуда. Начать можно с Lego Mindstorms, Python, ROS (Robot Operating System).
Базовую механику. Начинать можно с поделок из бумаги, картона, бутылок, что важно и для мелкой моторики, и для общего развития. Самого простого робота можно сделать вообще из отдельных деталей (моторчики, провода, фотодатчик и одна несложная микросхема). Познакомиться с базовой механикой поможет «Мастерилка с папашей Шперхом».
Основы электроники. Для начала научиться собирать простые схемы. Для детей до восьми лет эксперты советуют конструктор «Знаток», дальше можно перейти к набору «Основы электроники. Начало».
Где заниматься робототехникой детям?
Если видите у ребенка интерес, можно отдать его в кружки и на курсы, хотя можно заниматься и самостоятельно. На курсах ребенок будет под руководством специалистов, сможет найти единомышленников, займется робототехникой на регулярной основе.
.jpg)
Также желательно сразу понять, чего хочется от занятий: участвовать в соревнованиях и бороться за призовые места, участвовать в проектной деятельности или просто заниматься для себя.
Алексей Колотов: «Для серьезных занятий, проектов, участия в соревнованиях нужно выбирать кружки, с небольшими группами по 6—8 человек и тренером, который приводит учеников к призовым местам на соревнованиях, который постоянно сам развивается и дает интересные задачи. Для занятий в виде хобби можно пойти в группы до 20 человек».
Как выбирать курсы для занятий робототехникой?
При записи на курсы обратите внимание на педагога , рекомендует коммерческий директор компании Promobot Олег Кивокурцев. «Бывают прецеденты, когда педагог просто отдает ребятам оборудование, а дальше занимайтесь кто чем хочет», — согласна с Олегом Татьяна Волкова. От таких занятий толку будет мало.
При выборе курсов также стоит обратить внимание и на имеющуюся материально-техническую базу . Есть ли там конструкторские наборы (не только Lego), имеется ли возможность писать программы, изучать механику и электронику, самому делать проекты. На каждую пару учащихся должен быть свой робототехнический комплект. Желательно с дополнительными деталями (колесами, шестернями, элементами каркаса), если хочется участвовать в соревнованиях. Если с одним набором работает сразу несколько команд то, скорее всего, никаких серьезных соревнования не предполагается.
Поинтересуйтесь, в каких соревнованиях участвует клуб робототехники . Помогают ли эти конкурсы закрепить полученные навыки и дают ли возможность для дальнейшего развития.
.jpg)
Соревнование Robocup 2014
Как изучать робототехнику самостоятельно?
Курсы требуют денег и времени. Если первого не хватает и регулярно ходить куда-либо не получится, можно заняться с ребенком самостоятельным изучением. Важно, чтобы родители обладали необходимой компетенцией в этой сфере: без помощи родителя, ребенку освоить робототехнику будет достаточно сложно, предостерегает Олег Кивокурцев.
Найдите материал для изучения. Их можно брать в Интернете, из заказываемых книг, на посещаемых конференциях, из журнала «Занимательная робототехника». Для самостоятельного изучения есть бесплатные онлайн-курсы, например, «Строим роботов и другие устройства на Arduino: от светофора до 3D-принтера».
Нужно ли изучать роботехнику взрослым?
Если Вы уже вышли из детского возраста, это не значит, что двери робототехники для Вас закрыты. Можно так же записаться на курсы или изучать ее самостоятельно.
Если человек решил заниматься этим как хобби, то путь его будет таким же, как у ребенка. Однако понятно, что дальше любительского уровня без профессионального образования (инженера-конструктора, программиста и электронщика) продвигаться вряд ли получится, хотя, конечно, устраиваться на стажировки в компании и упорно грызть гранит нового для вас направления никто не запрещает.
Олег Кивокурцев: «Взрослому будет проще освоить робототехнику, но важным фактором является время».
Для тех, у кого близкая специальность, но хочется переучиться, также есть разные курсы в помошь. Например, для специалистов по машинному обучению одойдет бесплатный онлайн-курс по вероятностной робототехнике «Искусственный интеллект в робототехнике». Также существуют образовательная программа Intel, просветительский проект «Лекториум», дистанционные курсы ИТМО. Не забудьте и про книги, например, есть много литературы для начинающих («Основы робототехники», «Введение в робототехнику», «Настольная книга робототехника»). Подберите то, что больше всего понятно и подходит вам.
Следует помнить, что серьезная работа отличается от любительского увлечения как минимум стоимостью затрат на оборудование и перечнем поставленных перед работником задач. Одно дело - своими руками собирать самого простого робота, совсем другое - заниматься, например, машинным зрением. Поэтому изучать основы конструирования, программирования и аппаратной инженерии все-таки лучше с ранних лет и впоследствии, если понравилось, поступать в профильный университет.
В какие вузы идти учиться?
.jpg)
Направления, связанные с робототехникой, можно найти в следующих вузах:
— Московский технологический университет (МИРЭА, МГУПИ, МИТХТ);
— Московский государственный технический университет им. Н. Э. Баумана;
— Московский государственный технологический университет «Станкин»;
— Национальный исследовательский университет «МЭИ» (Москва);
— Сколковский институт науки и технологий (Москва);
— Московский государственный университет путей сообщения Императора Николая II;
— Московский государственный университет пищевых производств;
— Московский государственный университет леса;
— Санкт-Петербургский государственный университет аэрокосмического приборостроения (СГУАП);
— Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет информационных технологий, механики и оптики (ИТМО);
— Магнитогорский государственный технический университет;
— Омский Государственный технический университет;
— Саратовский государственный технический университет;
— Университет Иннополис (Республика Татарстан);
— Южно-Российский федеральный университет (Новочеркасский ГТУ).
Самое главное
Знать азы робототехники в скором времени может оказаться полезно и обывателям, а возможность стать специалистом в этой сфере выглядит очень перспективно, так что хотя бы попробовать себя в «роботостроительстве» определенно стоит.