Cum să faci un robot acasă din materialele disponibile. Resurse utile pentru a crea un robot cu propriile mâini. Material plat pentru constructii

Creați antenele robotului. Tăiați capetele de cauciuc/plastic de pe conectorii de rezervă, îndreptați cele două agrafe de hârtie (până când seamănă cu antene de insecte) și conectați conectorii de rezervă la antene folosind tuburi termocontractabile.

Faceți un robot foarte simplu Să ne dăm seama de ce este nevoie creează un robot acasă, pentru a înțelege elementele de bază ale roboticii.

Cu siguranță, după ce ai vizionat suficiente filme despre roboți, ai vrut de multe ori să-ți construiești propriul tovarăș în luptă, dar nu știai de unde să începi. Desigur, nu vei putea construi un Terminator biped, dar nu asta încercăm să realizăm. Oricine știe să țină corect un fier de lipit în mâini, poate asambla un robot simplu și acest lucru nu necesită cunoștințe profunde, deși nu va strica. Robotica amatoare nu este cu mult diferită de proiectarea circuitelor, doar mult mai interesantă, deoarece implică și domenii precum mecanica și programarea. Toate componentele sunt ușor disponibile și nu sunt atât de scumpe. Deci progresul nu stă pe loc și îl vom folosi în avantajul nostru.

Introducere

Aşa. Ce este un robot? În majoritatea cazurilor asta dispozitiv automat, care reacționează la orice acțiuni mediu. Roboții pot fi controlați de oameni sau pot efectua acțiuni preprogramate. De obicei, robotul este echipat cu o varietate de senzori (distanță, unghi de rotație, accelerație), camere video și manipulatoare. Partea electronică a robotului este formată dintr-un microcontroler (MC) - un microcircuit care conține un procesor, un generator de ceas, diverse periferice, RAM și memorie permanentă. Există un număr mare de microcontrolere diferite în lume pentru diferite aplicații și, pe baza lor, puteți asambla roboți puternici. Microcontrolerele AVR sunt utilizate pe scară largă pentru clădirile de amatori. Sunt de departe cele mai accesibile și pe Internet puteți găsi multe exemple bazate pe aceste MK-uri. Pentru a lucra cu microcontrolere, trebuie să fiți capabil să programați în asamblator sau C și să aveți cunoștințe de bază de electronică digitală și analogică. În proiectul nostru vom folosi C. Programarea pentru MK nu este mult diferită de programarea pe un computer, sintaxa limbajului este aceeași, majoritatea funcțiilor nu sunt practic diferite, iar cele noi sunt destul de ușor de învățat și convenabil de utilizat.

De ce avem nevoie

Pentru început, robotul nostru va putea pur și simplu să evite obstacolele, adică să repete comportamentul normal al majorității animalelor din natură. Tot ce avem nevoie pentru a construi un astfel de robot se găsește în magazinele radio. Să decidem cum se va mișca robotul nostru. Consider că cele mai de succes piese sunt cele folosite în tancuri acestea sunt cele mai multe soluție convenabilă, deoarece șenilele au o manevrabilitate mai mare decât roțile mașinii și sunt mai comod de controlat (pentru a întoarce, este suficient să rotiți șenile în diferite direcții). Prin urmare, veți avea nevoie de orice rezervor de jucărie ale cărui șenile se rotesc independent unul de celălalt, puteți cumpăra unul din orice magazin de jucării la un preț rezonabil. Din acest rezervor ai nevoie doar de o platformă cu șenile și motoare cu cutii de viteze, restul le poți deșuruba și arunca în siguranță. Avem nevoie și de un microcontroler, alegerea mea a căzut pe ATmega16 - are suficiente porturi pentru conectarea senzorilor și perifericelor și în general este destul de convenabil. De asemenea, va trebui să achiziționați câteva componente radio, un fier de lipit și un multimetru.

Realizarea unei table cu MK

În cazul nostru, microcontrolerul va îndeplini funcțiile creierului, dar nu vom începe cu el, ci cu alimentarea creierului robotului. Nutriție adecvată- o garanție a sănătății, așa că vom începe cu modul în care ne hrănim corect robotul, deoarece aici este locul în care constructorii de roboți începători greșesc de obicei. Și pentru ca robotul nostru să funcționeze normal, trebuie să folosim un stabilizator de tensiune. Prefer cipul L7805 - este proiectat să producă o tensiune de ieșire stabilă de 5V, de care are nevoie microcontrolerul nostru. Dar datorită faptului că scăderea de tensiune pe acest microcircuit este de aproximativ 2,5V, trebuie să i se furnizeze minim 7,5V. Împreună cu acest stabilizator, condensatorii electrolitici sunt utilizați pentru a netezi ondulațiile de tensiune și o diodă este inclusă în mod necesar în circuit pentru a proteja împotriva inversării polarității.

Acum putem trece la microcontrolerul nostru. Carcasa MK este DIP (este mai convenabil de lipit) și are patruzeci de pini. La bord există un ADC, PWM, USART și multe altele pe care nu le vom folosi deocamdată. Să ne uităm la câteva noduri importante. Pinul RESET (al 9-lea picior al MK) este tras în sus de rezistența R1 la „plusul” sursei de alimentare - acest lucru trebuie făcut! În caz contrar, MK-ul dvs. s-ar putea reseta neintenționat sau, mai simplu spus, poate avea o eroare. De asemenea, o măsură de dorit, dar nu obligatorie, este să conectați RESET prin condensatorul ceramic C1 la masă. În diagramă puteți vedea și un electrolit de 1000 uF, vă scutește de scăderile de tensiune atunci când motoarele sunt în funcțiune, ceea ce va avea un efect benefic și asupra funcționării microcontrolerului. Rezonatorul de cuarț X1 și condensatoarele C2, C3 ar trebui să fie amplasate cât mai aproape de pinii XTAL1 și XTAL2.

Nu voi vorbi despre cum să flash MK, deoarece puteți citi despre asta pe Internet. Vom scrie programul în C. Am ales CodeVisionAVR ca mediu de programare. Acesta este un mediu destul de ușor de utilizat și este util pentru începători, deoarece are un vrăjitor de creare a codului încorporat.

Controlul motorului

O componentă la fel de importantă a robotului nostru este driverul motorului, ceea ce ne face mai ușor să îl controlăm. Niciodată și sub nicio formă nu trebuie conectate motoarele direct la MK! În general, încărcăturile puternice nu pot fi controlate direct de la microcontroler, altfel se va arde. Folosiți tranzistori cheie. Pentru cazul nostru, există un cip special - L293D. În astfel de proiecte simple, încercați întotdeauna să utilizați acest cip special cu indicele „D”, deoarece are diode încorporate pentru protecție la suprasarcină. Acest microcircuit este foarte ușor de controlat și este ușor de obținut în magazinele de radio. Este disponibil în două pachete: DIP și SOIC. Vom folosi DIP în pachet datorită ușurinței de montare pe placă. L293D are sursă de alimentare separată pentru motoare și logică. Prin urmare, vom alimenta microcircuitul în sine de la stabilizator (intrare VSS), iar motoarele direct de la baterii (intrare VS). L293D poate rezista la o sarcină de 600 mA pe canal și are două dintre aceste canale, adică două motoare pot fi conectate la un cip. Dar pentru a fi în siguranță, vom combina canalele și apoi vom avea nevoie de câte un micră pentru fiecare motor. Rezultă că L293D va putea rezista la 1,2 A. Pentru a realiza acest lucru, trebuie să combinați picioarele micro, așa cum se arată în diagramă. Microcircuitul funcționează după cum urmează: când se aplică un „0” logic la IN1 și IN2 și se aplică unul logic la IN3 și IN4, motorul se rotește într-o direcție, iar dacă semnalele sunt inversate - se aplică un zero logic, atunci motorul va începe să se rotească în cealaltă direcție. Pinii EN1 și EN2 sunt responsabili pentru pornirea fiecărui canal. Le conectăm și le conectăm la „plusul” sursei de alimentare de la stabilizator. Deoarece microcircuitul se încălzește în timpul funcționării, iar instalarea radiatoarelor pe acest tip de carcasă este problematică, disiparea căldurii este asigurată de picioarele GND - este mai bine să le lipiți pe un suport larg de contact. Acesta este tot ce trebuie să știți despre șoferii de motoare pentru prima dată.

Senzori de obstacole

Pentru ca robotul nostru să poată naviga și să nu se prăbușească în toate, vom instala doi senzori în infraroșu pe el. Cel mai simplu senzor constă dintr-o diodă IR care emite în spectrul infraroșu și un fototranzistor care va primi semnalul de la dioda IR. Principiul este acesta: atunci când în fața senzorului nu există niciun obstacol, razele IR nu lovesc fototranzistorul și acesta nu se deschide. Dacă există un obstacol în fața senzorului, atunci razele sunt reflectate din acesta și lovesc tranzistorul - se deschide și curentul începe să curgă. Dezavantajul unor astfel de senzori este că pot reacționa diferit la diverse suprafeteși nu sunt protejate de interferențe - senzorul se poate declanșa accidental de la semnale străine de la alte dispozitive. Modularea semnalului vă poate proteja de interferențe, dar nu ne vom deranja cu asta pentru moment. Pentru început, este suficient.

Firmware-ul robotului

Pentru a aduce robotul la viață, trebuie să scrieți firmware pentru acesta, adică un program care să preia citiri de la senzori și să controleze motoarele. Programul meu este cel mai simplu, nu conține structuri complexeși toată lumea va înțelege. Următoarele două linii includ fișiere de antet pentru microcontrolerul nostru și comenzi pentru generarea de întârzieri:

#include
#include

Următoarele linii sunt condiționate, deoarece valorile PORTC depind de modul în care ați conectat driverul de motor la microcontroler:

PORTC.0 = 1; PORTC.1 = 0; PORTC.2 = 1; PORTC.3 = 0; Valoarea 0xFF înseamnă că rezultatul va fi log. „1”, iar 0x00 este log. „0”. Cu următoarea construcție verificăm dacă există un obstacol în fața robotului și pe ce parte se află: dacă (!(PINB & (1)<

Dacă lumina de la o diodă IR lovește fototranzistorul, atunci este instalat un jurnal pe piciorul microcontrolerului. „0” și robotul începe să se miște înapoi pentru a se îndepărta de obstacol, apoi se întoarce pentru a nu se ciocni din nou de obstacol și apoi înaintează din nou. Deoarece avem doi senzori, verificăm de două ori prezența unui obstacol - în dreapta și în stânga și, prin urmare, putem afla pe ce parte se află obstacolul. Comanda „delay_ms(1000)” indică faptul că va trece o secundă înainte ca următoarea comandă să înceapă să se execute.

Concluzie

Am acoperit majoritatea aspectelor care vă vor ajuta să vă construiți primul robot. Dar robotica nu se termină aici. Dacă asamblați acest robot, veți avea o mulțime de oportunități de a-l extinde. Puteți îmbunătăți algoritmul robotului, cum ar fi ce să faceți dacă obstacolul nu este pe o parte, ci chiar în fața robotului. De asemenea, nu ar strica să instalați un encoder - un dispozitiv simplu care vă va ajuta să poziționați cu precizie și să cunoașteți locația robotului dvs. în spațiu. Pentru claritate, este posibil să instalați un afișaj color sau monocrom care poate afișa informații utile - nivelul de încărcare a bateriei, distanța până la obstacole, diverse informații de depanare. Nu ar strica să îmbunătățim senzorii - instalarea TSOP-urilor (acestea sunt receptoare IR care percep un semnal doar de o anumită frecvență) în loc de fototranzistoare convenționale. Pe lângă senzorii cu infraroșu, există senzori cu ultrasunete, care sunt mai scumpi și au și dezavantajele lor, dar au câștigat recent popularitate în rândul constructorilor de roboți. Pentru ca robotul să răspundă la sunet, ar fi o idee bună să instalați microfoane cu amplificator. Dar ceea ce cred că este cu adevărat interesant este instalarea camerei și programarea viziunii artificiale pe baza ei. Există un set de biblioteci speciale OpenCV cu care poți programa recunoașterea facială, mișcarea în funcție de balize colorate și multe alte lucruri interesante. Totul depinde doar de imaginația și abilitățile tale.

Lista componentelor:

ATmega16 în pachet DIP-40>

L7805 în pachet TO-220

L293D în carcasă DIP-16 x2 buc.

rezistențe cu o putere de 0,25 W cu valori nominale: 10 kOhm x 1 buc., 220 Ohm x 4 buc.

condensatori ceramici: 0,1 µF, 1 µF, 22 pF

condensatori electrolitici: 1000 µF x 16 V, 220 µF x 16 V x 2 buc.

dioda 1N4001 sau 1N4004

Rezonator de cuarț de 16 MHz

Diode IR: oricare două dintre ele vor face.

fototranzistoare, de asemenea oricare, dar care răspund doar la lungimea de undă a razelor infraroșii

Cod firmware:

#include void main(void) ( //Configurați porturile de intrare //Prin aceste porturi primim semnale de la senzorii DDRB=0x00; //Porniți rezistențele pull-up PORTB=0xFF; //Configurați porturile de ieșire //Prin aceste porturi controlăm motoarele DDRC =0xFF //Bucla principală a programului Aici citim valorile de la senzori //și controlăm motoarele în timp ce (1) ( //Avansează PORTC.0 = 1; PORTC.1 =. 0; PORTC.2 = 1; PORTC.3 = 0, dacă (!<Despre robotul meu

Momentan robotul meu este aproape complet.

Este echipat cu o cameră wireless, un senzor de distanță (atât camera, cât și acest senzor sunt instalate pe un turn rotativ), un senzor de obstacol, un encoder, un receptor de semnal de la telecomandă și o interfață RS-232 pentru conectarea la un calculator. Funcționează în două moduri: autonom și manual (primește semnale de control de la telecomandă), camera poate fi pornită/oprită și de la distanță sau de către robotul însuși pentru a economisi bateria. Scriu firmware pentru securitatea apartamentului (transferul imaginilor pe un computer, detectarea mișcărilor, plimbarea prin incintă).

Pentru a vă crea propriul robot, nu trebuie să absolviți sau să citiți o tonă. Folosiți doar instrucțiunile pas cu pas pe care maeștrii în robotică le oferă pe site-urile lor web. Pe Internet puteți găsi o mulțime de informații utile despre dezvoltarea sistemelor robotice autonome.

10 resurse pentru roboticianul aspirant

Informațiile de pe site vă permit să creați independent un robot cu comportament complex. Aici puteți găsi exemple de programe, diagrame, materiale de referință, exemple gata făcute, articole și fotografii.

Există o secțiune separată pe site dedicată începătorilor. Creatorii resursei pun un accent considerabil pe microcontrolere, pe dezvoltarea plăcilor universale pentru robotică și pe lipirea microcircuitelor. Aici puteți găsi, de asemenea, coduri sursă pentru programe și multe articole cu sfaturi practice.

Site-ul web are un curs special „Pas cu pas”, care descrie în detaliu procesul de creare a celor mai simpli roboți BEAM, precum și a sistemelor automate bazate pe microcontrolere AVR.

Un site unde aspiranții creatori de roboți pot găsi toate informațiile teoretice și practice necesare. Aici sunt postate și un număr mare de articole de actualitate utile, știrile sunt actualizate și puteți adresa întrebări robotiștilor cu experiență pe forum.

Această resursă este dedicată unei imersii treptate în lumea creării roboților. Totul începe cu cunoștințele despre Arduino, după care dezvoltatorului începător i se spune despre microcontrolere AVR și analogi ARM mai moderni. Descrierile și diagramele detaliate explică foarte clar cum și ce trebuie făcut.

Un site despre cum să faci un robot BEAM cu propriile mâini. Există o întreagă secțiune dedicată elementelor de bază, precum și diagrame logice, exemple etc.

Această resursă descrie foarte clar cum să creați singur un robot, de unde să începeți, ce trebuie să știți, unde să căutați informații și piesele necesare. Serviciul conține și o secțiune cu blog, forum și știri.

Un imens forum live dedicat creării de roboți. Subiectele sunt deschise aici pentru începători, sunt discutate proiecte și idei interesante, sunt descrise microcontrolere, module gata făcute, electronică și mecanică. Și cel mai important, puteți pune orice întrebare despre robotică și puteți primi un răspuns detaliat de la profesioniști.

Resursa roboticistului amator este dedicată în primul rând propriului său proiect „Roboți de casă”. Cu toate acestea, aici puteți găsi o mulțime de articole de actualitate utile, link-uri către site-uri interesante, puteți afla despre realizările autorului și puteți discuta despre diverse soluții de design.

Platforma hardware Arduino este cea mai convenabilă pentru dezvoltarea sistemelor robotizate. Informațiile de pe site vă permit să înțelegeți rapid acest mediu, să stăpâniți limbajul de programare și să creați mai multe proiecte simple.