Осваиваем премудрости электроники и робототехники при помощи конструкторов

Выбираем платформу

Любой робот состоит из двух основных систем: механической и электронной. Для механической составляющей я рассматривал конструктор Lego, но его наборы могли оказаться очень дорогими, к тому же к нему очень сложно пристроить нестандартные части и блоки. Поэтому я остановился на проекте с сайта Otvinta.com и взял за основу их конструкцию. Ее детали можно легко распечатать на 3D-принтере.

В качестве платформы для электронного блока управления я выбрал смартфон на Android и микроконтроллер Arduino, которые связал по USB. На мой взгляд, такая платформа оптимальна для создания простых и дешевых роботов.

У современных смартфонов есть все необходимое: камера, Bluetooth, Wi-Fi, USB, GPS-датчик, сенсорный дисплей для управления, достаточно мощный процессор и большой объем памяти. Можно использовать бюджетный смартфон, чтобы уменьшить стоимость проекта.

Микроконтроллер Arduino нужен, чтобы отвечать за процессы реального времени: управлять сервоприводами, считывать информацию с внешних датчиков, получать управляющие команды со смартфона по USB и отправлять на него нужные данные.

Мой выбор остановился на смартфоне Motorola Moto G и микроконтроллере Arduino Mega 2560.

Смартфон Motorola Moto GМикроконтроллер Arduino Mega 2560 

Простейший робот

Как сделать легкого робота в домашних условиях? Сложно создать полноценную автоматизированную машину, а вот минимальную конструкцию собрать все-таки можно. Рассмотрим простейший механизм, который, к примеру, сможет совершать определенные действия в одной зоне. Понадобятся следующие материалы:

  1. Пластиковая тарелка.

  2. Пара щеток среднего размера для чистки обуви.

  3. Компьютерные вентиляторы в количестве двух штук.

  4. Разъем для батарейки 9-в и сама батарея.

  5. Хомут и стяжка с функцией защелкивания.

  6. Гайки.

Просверливаем в тарелке для щеток два отверстия с одинаковым расстоянием. Крепим их. Щетки должны располагаться на одинаковом расстоянии от друг друга и середины тарелки. С помощью гаек прикрепляем к щеткам регулировочное крепление. В среднее расположение устанавливаем ползунки от креплений. Для движений робота необходимо использовать компьютерные вентиляторы. Они подключаются к батарейке и параллельно размещаются, чтобы обеспечить вращение машины. Это будет некий вибрационный моторчик. В завершение необходимо накинуть клеммы.

В данном случае не потребуется больших финансовых затрат или какого-либо технического или компьютерного опыта, ведь здесь подробно описано, как сделать робота в домашних условиях. Достать необходимые детали нетрудно. Для улучшения двигательных функций конструкции можно использовать микроконтроллеры или дополнительные моторчики.

Как самостоятельно собрать интересного робота из бумаги

Независимо от выбранной модели нам понадобится:

  • цветной принтер;
  • плотная бумага формата А4;
  • ножницы;
  • клей-карандаш, ПВА или «Момент»;
  • кисточка;
  • чертежная линейка;
  • зубочистка.

С этой фигуркой справится даже ребенок без помощи взрослого. Потребуется лишь немного терпения, аккуратности и усидчивости. Для начала на листе бумаги распечатываем цветную схему робота, приведенную ниже.

Вырезаем детали по контуру и сгибаем заготовки по обозначенным линиям. Чтобы все контуры изделия были четкими и аккуратными, сгибы следует выполнять с помощью чертежной линейки, проводя по линиям зубочисткой или тупым краем ножниц.

Приступаем к сборке фигурки. Набираем на кисточку небольшое количество клея и промазываем припуски заготовки. Можно воспользоваться клеем в виде карандаша. Склеивание начинаем с головы, отгибая антенны наружу. Шея складывается и загибается внутрь таким образом, что голова нависает над туловищем робота. Постепенно переходим к склеиванию ручек, туловища и ножек. Следим за тем, чтобы все углы были прямыми, а припуски были спрятаны внутри.

При желании добавляем фигурке дополнительные детали: элементы из фольги или цветной бумаги, металлические или пластиковые элементы. Робот готов!

Робот из модулей.

Эта фигурка немного сложнее предыдущей, так как она состоит из нескольких частей – модулей. Развертка фигурки приведена ниже. Переносим изображение в любой графический редактор и при желании вносим изменения: меняем цвет, добавляем или убираем нужные детали.

Распечатываем заготовки на плотной бумаге или картоне и вырезаем их по контуру. Если используется черно-белая печать, изображение необходимо предварительно раскрасить и дать краске высохнуть.

Склеиваем голову, делая надрезы в необходимых местах и складывая деталь по линиям сгиба. Припуски тщательно промазываем клеем и прячем внутрь детали. Вырезаем и склеиваем антенны, размещаем их в центре головы робота таким образом, чтобы они были перпендикулярны к ее поверхности. Аналогичным образом склеиваем туловище.

При вырезании и склеивании шеи фигурки (деталь 3) следует быть предельно аккуратными и внимательными, иначе во время сборки могут возникнуть неточности. Сворачиваем деталь в кольцо и склеиваем ее концы, соединяем туловище и голову робота. Заготовки для ручек склеиваем, предварительно сложив по пунктирным линиям, и присоединив перпендикулярно к корпусу фигурки.

Из четырех треугольных элементов склеиваем гусеницы, стараясь не перепутать стороны изображений. После высыхания клея на торцы полученных заготовок приклеиваем треки (детали 7). Робот из модулей своими руками готов.

Робот Валли.

Забавный робот-мусорщик Валли – пожалуй, один из самых добрых и любимых всеми мультипликационных персонажей. Чтобы его изготовить, потребуется запастись терпением и аккуратностью, потому что фигурка состоит из достаточно большого количества деталей разного размера. Зато результат превзойдет все ваши ожидания и станет настоящим украшением детской комнаты или отличным подарком.

Переводим схемы изображений на бумагу и распечатываем детали, увеличив их до необходимого размера. Следует помнить, что чем мельче детали, тем сложнее собирать робота.

Вырезаем все заготовки в соответствии с их номерами. Лучше всего при этом пользоваться маникюрными ножницами с тонкими и острыми концами. С помощью зубочистки и линейки обрабатываем все линии сгиба, формируя четкие контуры будущих заготовок. Склеиваем квадратный корпус фигурки, как показано на схеме ниже. Стараемся совмещать все детали как можно точнее, иначе в конечном итоге робот будет выглядеть неаккуратно.

Из деталей 12-15 склеиваем две детали глаз, из деталей 7-10 формируем шею робота и с ее помощью присоединяем глаза к туловищу. Следим за тем, чтобы все парные детали располагались симметрично. К задней поверхности глаз приклеиваем заготовку, собранную из заранее сложенных и проклеенных деталей 11 и 16. Затем делаем руки в соответствии с приведенной ниже схемой сборки, за исключением ладоней.

Гусеницы и треки собираем из деталей 24, 25, 28-34. Эта работа требует предельного внимания и аккуратности, так как используется большое количество мелких деталей.

На заключительном этапе сборки оформляем нашему роботу ладони и большие пальцы, а также склеиваем кубик Рубика и помещаем ему в руку.

Робот Валли готов!

Полезные сборки ботов для начальных лиг

Destrier + щит Ecu + пулемёт Punisher. Такой бот позволит вам быстро захватывать точки, а также иметь возможность оборонять их — наличие щита позволит сдержать больше атак противника, а прокачанный Punisher позволит избавиться от лёгких роботов (часто идущих на первый захват точек) быстрее и эффективнее. Такого бота необходимо улучшить по меньшей мере до третьего уровня, чтобы добавить ему скорости и брони, нужных для быстрого захвата и обороны маяков.

Destrier + 2 Pinata. Этот Destrier нужен для быстрого нанесения большого урона противнику. Играя с таким ботом, вы должны прежде всего улучшать оружие и нападать на врагов в компании или врасплох — вы сможете нанести много урона, но затем вам нужно будет отойти для перезарядки, так что нужно иметь рядом укрытие или союзника, способного добить врага.

Cossack + Punisher. Как и первый вариант Destrier, этот Cossack используется для захвата точек. Сам бот быстрее и подвижнее, он лёгкий и может прыгать, так что им можно легко захватить первые несколько маяков в первую же минуту матча. Тем не менее, такой бот не предназначен для ведения боя более чем с одним противником и/или тяжёлым противником, да и вообще с ним лучше избегать любого столкновения с противником. Тем не менее, на случай столкновения с врагом (в частности, с таким же захватчиком), следует иметь прокачанный Punisher — это позволит вам оттолкнуть врага или полностью уничтожить его, особенно если вы будете правильно маневрировать между укрытиями. Главное — не пытайтесь уворачиваться от огня при помощи прыжков, это бесполезно!

Patton + щит Ecu + 2 Molot + Punisher. Patton — очень полезный универсальный бот, доступный вам на шестом уровне. Его полезность заключается в наличии целых четырёх слотов для лёгкого оружия и достаточно высоком (для начальных лиг) уровне брони. Выделенная сборка хотя и является сборной солянкой, но тем не менее успешно превращает Patton в настоящего универсального солдата — он защищён от огня противника с одной стороны, может начинать серьёзный огонь по противнику издалека и добивать при приближении

В данной сборке важно прокачать Punisher — он стреляет дольше, чем Molot, и будет вашим основным оружием, пока Molot’ы перезаряжаются

Patton + 4 Molot. Эта версия сборки Patton нужна для нанесения огромного урона одному противнику — 4 Molot’а могут уничтожить даже крепких ботов с дальнего расстояния

Важно прокачивать все пушки равномерно — так вы быстрее получите высокие показатели урона. При игре такой машиной имеет смысл постоянно пользоваться укрытиями — хотя Patton и бронированный, Molot’ы не так полезны в ближнем бою

Vityaz + 2 Pinata + Thunder. Vityaz — достаточно быстрый и крепкий бот, обладающий важным отличием — него есть слот для тяжёлого оружия (и два слота для лёгкого). Данная сборка позволяет доминировать практически над любым противником в ближнем бою — всё оружие очень быстро наносит много урона. Основная проблема данной сборки в том, что после залпа вам нужно будет отойти и перезарядиться, но при постоянной прокачке Pinata и правильном выборе соперников, вы сможете уничтожать врагов ваншотами.

Golem + Pinata + Punisher Mk2 + Thunder. Хотя Golem не может похвастать высоким уровнем брони, его ключевой особенностью является наличие всех трёх типов слотов для оружия. Это позволяет превратить его в мощного бота для резких атак в ближнем бою — как в данной сборке. Pinata и Thunder наносят высокий урон быстро, тогда как Punisher Mk2 добивает врага.

Golem + Nashorn + Molot Mk2 + Molot. Этот вариант Golem полезен для поддержки других юнитов со среднего расстояния — высокий темп стрельбы из всех пушек позволяет такому боту быстро добивать противников, работая в связке с союзниками. Тем не менее, в таком боте лучше держаться от мощных замесов подальше — он не может оказать серьёзное сопротивление в ближнем бою.

Идея 2: почти заводской робот

Предлагаем вашему вниманию не более сложный проект робота-пылесоса. Вот его внешний вид в собранном состоянии:

Самодельный роботизированный пылесос

Система навигации в нем собрана из комплекта 6-ти ИК-датчиков препятствия. На случай, если не сработал ни один из них, то предусмотрены два контактных датчика (концевых выключателя). Система управления двигателями на таком же драйвере с микросхемой L298N. Для его сборки вам понадобится:

  1. Плата Ардуино, в оригинале использовалась Pro-mini.
  2. USB-TTL переходник для прошивки этой модели ардуино. Если вы будете использовать Arduino Nano, то он не нужен, т.к. в ней есть возможность прошивки по USB.
  3. Драйвер для моторчиков L298N.
  4. Моторчики для колес с редуктором.
  5. 6 ИК-датчиков.
  6. Моторчики для турбины (по возможности помощнее).
  7. Крыльчатка турбины пылесоса.
  8. Моторчики для щеток могут быть любыми.
  9. 2 датчика столкновения.

Всё это собрать по такой схеме:

Схема сборки робота-пылесоса

Для сборки цепи питания робота-пылесоса нужны:

  1. 4 литиевых аккумулятора, подойдут типа 18650.
  2. 2 преобразователя постоянного напряжения (повышающий и понижающий).
  3. Контроллер для заряда и разряда 2-х аккумуляторов (искать в интернете по запросу 2s li-ion controller). В схеме используется последовательное включение двух параллельно включенных банок, в итоге их выходное напряжение получается больше 7,4В, а параллельная цепочка нужна для повышения ёмкости и автономности работы.

Вот схема питания этого робота:

Схема питания

Кроме этого нужен пластик (ПВХ) или любой другой материал для корпуса робота, можно его распечатать на 3D-принтере, если у вас есть такая возможность.

Для работы самоделки нужна прошивка, вот пример алгоритма хаотичной уборки, мы взяли его с сети. Ссылка для скачивания скетча: прошивка для робота-пылесоса.

В этой статье были рассмотрены 2 конструкции робота-пылесоса, которые можно повторить и собрать своими руками. Сделать автоматическое средство для уборки помещения можно, вложившись в бюджет от 30 до 100 долларов. Самыми дорогими деталями являются аккумуляторы, двигатели и платы ардуино. Если у вас получилось собрать самодельный робот-пылесос или вы придумали другую конструкцию, присылайте примеры в комментарии, будем рады открытому общению!

Напоследок рекомендуем просмотреть видео, на которых наглядно демонстрируется еще несколько идей, как сделать робот-пылесос в домашних условиях:

Электрические инструменты

Минимальный набор:

— Беспаечная монтажная плата.

Эти платы используются для простого создания схем прототипов без необходимости пайки. Это хорошо в том случае, если вы еще не полностью освоили свои навыки пайки. Возможно вы хотите быстро собрать прототипы и протестировать идеи, не прибегая к пайке новой схемы каждый раз.

— Провода перемычки — идеально подходят для соединений между контактами на монтажной плате и не только выглядят красиво, но и предотвращают беспорядок.

— Блок питания макета

При экспериментировании с электроникой очень важно иметь надежный и простой в использовании источник питания

— Набор для паяльного инструмента. В недорогой комплект паяльника входят все основные компоненты, необходимые, чтобы помочь вам припаять и создавать простые схемы.

— Мультиметр используется для измерения напряжения, сопротивления, тока, проверки целостности соединений и т. д. Если вы знаете, что будете создавать множество роботов и работать с электроникой, то разумно приобрести более качественный мультиметр.

— Настенный адаптер.  Стандартные напряжения, используемые в робототехнике, включают: 3,3 В, 5 В, 6 В, 9 В, 12 В, 18 В и 24 В. Настенный адаптер также может быть хорошей заменой для батарей, так как они могут быть очень дорогими в долгосрочной перспективе. Настенный адаптер может позволить вам работать над вашим проектом без перерывов. Ведь даже перезаряжаемые батареи необходимо перезаряжать.

Промежуточный набор:

Промежуточный тип лаборатории базируется на основной лаборатории, добавляя следующее:— Регулируемая температурная паяльная станция.

— Паяльник с переменной температурой со сменными наконечниками позволит вам быть более точным и снизить риск горения или плавления компонентов.

— Оплетка для снятия припоя или отсос помогут очистить наконечник паяльника, не охлаждая его, позволяя вам быстрее и качественнее паять.

— Переменный источник питания (вместо адаптера на стене)

 Наличие мощного и надежного источника питания очень важно при разработке сложных схем и роботов. Переменный источник питания позволяет вам тестировать различные напряжения и токи без хлопот

Прежде всего не требуется несколько типов батарей и силовых адаптеров.

Профессиональный набор дополнительно включает в себя:

— Осциллограф — очень полезен при работе с аналоговыми схемами или периодическими сигналами.

— Логический анализатор.  Логический анализатор похож на осциллограф.  Цель логического анализатора — запись цифрового (но не всегда только цифрового) сигнала с последующим его анализом в удобных программах. Он позволяет просматривать и хранить данные, получаемые с микроконтроллера, и упрощает отладку цифровых схем.

Шаг 1

Первый шаг в начало робототехники — это определить, что ваш робот должен делать (т.е. какова его цель в жизни). Роботы могут быть использованы практически в любой ситуации, и в первую очередь предназначены для того, чтобы помочь людям в некотором роде. Если Вы пока не определились какого робота и для каких целей Вы хотите сделать, то вот некоторые идеи:

Знания и Обучение

Заказать Lego Mindstorms EV3 для создания все более сложных роботов. Большинство профессионалов и любителей использует знания, которые они приобрели при создании предыдущих роботов. Вместо создания одного робота, вы сможете научиться использовать отдельные компоненты. В результате у вас появиться собственная “библиотека знаний”. Дополнительно вы сможете её использовать, чтобы собрать более сложные конструкции в будущем.

Развлечения и Общение

Например, гуманоидный робот-игрушка, который предназначен для развлечения пользователя WowWee MiP. Он может передвигаться по дому самостоятельно, ориентируется в пространстве, узнает человека. Настраивается робот со смартфона и может использоваться как личный помощник. При необходимости сообщает последние новости, может проверять почту пользователя, озвучивать прогноз погоды и многое другое.

Робототехника включает в себя аспекты многих наук.  В том числе инженерных (механических, электрических, компьютерных). Также точных наук (математики и физики) и искусства (эстетика). При этом пользователи могут свободно использовать свое воображение. Забавляя окружающих своими творениями (особенно если они являются удобной и интерактивной) помогает другим, чтобы и их заинтересовать этим  увлекательным видом деятельности.

Соревнования и Конкурсы

Различные типы роботов для большого множества соревнований, которые проводятся на различных уровнях. Например, соревнования по футболу для роботов андроидов. Многие соревнования проводятся специально для студентов и школьников как начало робототехники. Так существуют и открытые конкурсы, где взрослые и профессионалы смогут конкурировать друг с другом.

Автономная форма жизни

Это малые автономные роботы, предназначенные для выполнения простой работы.При необходимости могут объединяться в общую систему и создавать одного большого робота, управляемым объединенным мозгом. Как только пропадает необходимость в одном из роботов, он тут же покидает общую группу. Затем этот робот продолжает работать по своему прямому назначению.

Следующим большим нововведением станет создание полностью автономной формой жизни.В начале развития робототехники сложно сказать какой будет эта жизнь. Возможно не уступающей или превосходящей нас в способностях и может быть в творчестве. Эта цель по-прежнему совершается мелкими шагами физических лиц, научно-исследовательских организаций и специалистов.

Бытовые или профессиональные задачи

Самые распространенные бытовые роботы, которых можно купить практически в любом торговом центре – это роботы пылесосы различных марок и видов. Бытовые и профессиональные  роботы помогают освободить человека от неприятных или опасных задач.

Они дают людям больше свободы и  безопасности. Профессиональные и сервисные роботы используются в различных областях применения на работе. Прежде всего в общественных местах, в опасных средах, в таких местах, как глубоководные, зараженные местности и так далее.

В дополнение к таким областям как уборка, видеонаблюдение, осмотр и техническое обслуживание, мы используем этих роботов там, где ручное выполнение задач опасно, невозможно или недопустимо. Профессиональные и сервисные роботов более функциональны, прочны и часто дороже, чем бытовые роботы.

При этом они идеально подходят для профессионального и/или коммерческого использования. Часто мобильные роботы используются, чтобы рисковать в местах, куда люди не должны или не могут пойти. Роботы различных размеров (с дистанционным управлением, полуавтономные или полностью автономные) являются идеальным выбором для этих задач.

Робот из Лего

«Лего» — серия игрушек для детей, которая состоит в основном из деталей конструктора, соединяющихся в один элемент. Детали можно комбинировать, при этом создавая все новые и новые предметы для игр.

Собирать подобный конструктор любят практически все дети от 3 до 10 лет. В особенности детский интерес увеличивается, если из деталей можно собрать робота. Итак, чтобы собрать двигающиегося робота из «Лего», необходимо приготовить детали, а также миниатюрный мотор и блок управления.

К тому же сейчас продаются готовые наборы с деталями, позволяющие собрать самостоятельно любого робота. Главное — освоить приложенную инструкцию. К примеру:

  • готовим детали, как указано в инструкции;
  • прикручиваем колеса, если они есть;
  • собираем крепления, которые будут служить поддержкой для моторчика;
  • вставляем в специальный блок батарейку или даже несколько;
  • устанавливаем двигатель;
  • подключаем его к мотору;
  • загружаем в память конструкции специальную программу, которая позволяет управлять игрушкой.

Механические инструменты

Минимальный набор может включать в себя:

— Маленькие отвертки, которые необходимы при работе с электроникой. Их нужно не очень много, но их размер делает их более хрупкими.

— Набор отверток. В любую мастерскую нужен набор инструментов или инструмента, который включает в себя плоские, крестообразные и другие головки отверток.

— Игольчатые плоскогубцы. Они бывают очень полезны при работе с небольшими компонентами и деталями и являются очень недорогим дополнением к вашему набору инструментов. Они отличаются от обычных плоскогубцев тем, что могут проникать в места недоступные стандартным плоскогубцам.— Стрипперы и кусачки для проволоки.

Если вы планируете обрезать провода различного диаметра, то кусачки помогут вам сэкономить много времени и усилий. Прибор для снятия изоляции (стриппер), при правильном использовании будет удалять только изоляцию с кабеля, и не будет перегибать или портить провода. Другой альтернативой устройству для снятия изоляции с проволоки является пара кусачек, но конечный результат может быть не очень хорошим.

Ножницы, линейка, ручка, маркерный карандаш, канцелярский нож (или другой ручной режущий инструмент) помогут собрать робота. Эти вещи необходимы в любом офисе.

Промежуточный набор может включать в себя:

— Вращающийся инструмент

  • Ротационные инструменты оказались невероятно универсальными и могут заменить большинство обычных электроинструментов. Прежде всего при условии, что работа, которая должна быть выполнена, выполняется в небольших масштабах. Они могут резать, сверлить, шлифовать, гравировать, полировать и т. д.
  • Дрель бывает очень полезна, особенно при создании больших отверстий или использовании более прочных или более толстых материалов. Более дорогой вариант, например сверлильный станок, позволит вам высверливать идеально перпендикулярные отверстия.
  • Пилы различных типов необходимы, чтобы разрезать более толстые материалы или делать длинные прямые разрезы. Вы можете использовать ручную пилу, ленточную пилу, настольную пилу и т. д.
  • Когда ваша работа становится более сложной, вам нужно будет надежно удерживать материалы и детали прочно на месте во время работы над ними. Следовательно необходимы тиски, которые позволяют добиться большей точности и качества изделия.

Профессиональный набор:

  • Настольный станок с ЧПУ позволяет обрабатывать пластмассы, металлы и другие материалы и создавать трехмерные, сложные формы.
  • Настольный токарный станок (ручной) позволяет создавать собственные валы, прокладки, адаптеры и колеса из различных материалов. Токарный станок с ЧПУ является избыточным, поскольку большинству конструкторов роботов нужно только изменить диаметр, а не создавать сложные формы.
  • Вакуумные формовочные машины используются для создания сложных пластиковых оболочек, которые сформованы по вашим конкретным спецификациям.
  • Листогибочные станки – нужны для создания роботизированных рамок или корпусов из листового металла. Они дают возможность получить точные и повторяемые изгибы.
  • Другие специализированные инструменты.  Когда вы более точно поймете, какая механическая обработка вам нужна, возможно, потребуются более специализированные инструменты. Это дополнительно набор инструментов по металлу, сварочные аппараты, 3D-принтеры и т. д.

Все о роботах из лего

Конструкторы лего, как уже говорилось, предоставлены в виде готовых наборов для сборки того или иного предмета или героя.

Такие наборы готового типа стоят очень не дешево, и покупать их для ребенка каждый раз, когда ему захочется что-то новое — это не совсем целесообразно. Есть, конечно, и многочисленные аналоги, которые будут дешевле, но это тоже не всегда выгодно.

Так же существуют и наборы, которые уже предполагают изготовление роботов различного вида.

Даже электрическая схема для управляемого робота может быть изготовлена самостоятельно. Но для такого робота уже потребуется подробнейший мастер-класс и специализированные инструменты и материалы.

Куда легче будет сделать простого робота из лего, с которым ребенку будет интересно играть. Ну или просто добавьте такое изделие в свою коллекцию, которую вы пожете и начать именно с данного робота.

Идея 1: робот-пылесос из картона

Основа робота делается из плотного картона. Его лучше склеить в пару слоев, а волокна разместить перпендикулярно. Для его технической начинки нужен такой набор деталей:

  1. Любая плата Arduino.
  2. Breadboard или простая макетная плата, в принципе можно и без неё, всё просто спаять.
  3. 2 ультразвуковых датчика расстояния (дальномер).
  4. Турбина от пылесоса.
  5. Небольшой двигатель или кулер от компьютера.
  6. Двигатели с редукторами и колеса.
  7. Контроллер для двигателя.
  8. Провода для соединений схемы.
  9. Аккумуляторы и контроллер заряда.

В качестве питания для робота нужно использовать 3 литиевых аккумулятора. Напряжение каждого из них 3,7 В. Для их заряда нужен контроллер. Например, такой как на фото:

Контроллер

Для управления двигателями привода робота удобно использовать модуль на L298-микросхеме. Схемотехнически это H-мост, вы можете его собрать своими руками из отдельных компонентов, но купить готовую плату будет надежнее. С его помощью вы можете задавать скорость движения робота-пылесоса и изменять направление вращения.

Модуль управления

Для регулировки скорости на пин ENA или ENB подаётся ШИМ сигнал, а для задания направления вращения подают разноименные сигналы на IN1 и IN2 для одного двигателя и IN3, IN4 для другого двигателя. При этом если на пине IN1 у нас логическая единица, а на пине IN2 – логический ноль, двигатель крутится в одну сторону, чтобы сменить направление нужно поменять местами 1 с 0. Его нужно собрать с ардуино по такой схеме (пины можно использовать любые, это вы укажете в скетче).

Схема на ардуино

Далее нужно делать основу из картона и закрепить на ней колеса, должно получиться что-то вроде этого:

Основа из картона

Вот вид с нижней стороны. Два ведущих колеса с угловым редуктором и поворотное колесо:

Колесная база

Теперь нужно собрать схему, которая монтируется на основание. Диаметр основания должен быть около 30 см, чтобы туда влезла и электроника и сам блок пылесоса.

Сборка корпуса

Вместо дальномеров можно использовать вариант с бамперами, которые соединены с концевыми выключателями. При столкновении с препятствием система управления даст сигнал о смене направления движения.

Бампер

Контактные бампера можно сделать и своими руками, для этого нужен тонкий, но жесткий провод, например от витой пары. Для этого формирует контактную площадку на внутренней стороне бампера из фольги, и закрепляем проводник как это показано ниже. При столкновениях робота-пылесоса с мебелью и стенами они будут соприкасаться. Вам остается отрегулировать расстояние от проволоки до фольги, чтобы добиться нужной чувствительности и исключить ложные срабатывания. На фольгу подается 5В, а провод идёт на вход Ардуино, подтянутый к минусу через резистор на несколько кОм.

Самодельный контактный бампер

Устройство питается от аккумуляторов, для питания системы управления можно применить линейные стабилизаторы типа l7805. Чтобы отрегулировать скорость вращения моторов подойдет понижающий преобразователь, например LM2596.

Самое сложное — это сконструировать и собрать пылесос. Вот его приблизительный чертеж:

Схема пылесоса

Отламываем родные лопасти от кулера, и закрепляем на его роторе турбину от пылесоса

Важно закрепить турбину точно в центре, иначе вы получите дисбаланс и вибрации

Турбина робота

Вот так выглядит обратная сторона турбины, закрепленной на роторе кулера. Закрепить её можно на термоклей или на суперклей

Вид турбины изнутри

Вот и вся пошаговая инструкция по сборке робота-пылесоса, сделанного из подручных материалов. Алгоритм его работы такой: робот-пылесос едет вперед, пока не встретит препятствие. После столкновения (или приближения, если вы используете УЗ дальномеры) останавливается, отъезжает назад на заданное расстояние, разворачивается на произвольный угол и едет дальше.

Материалы

Минимальный набор:

— Могут потребоваться листы пластика различной толщины и размера.

Этот материал можно легко разрезать ножницами и может быть согнут и сформирован, по мере необходимости. Он используется для создания рамы или других компонентов вашего робота без необходимости выполнять механическую обработку.

— Картон. Картон (толстый, но все еще разрезаемый с помощью ручных инструментов) может быть легко использован для изготовления рамы или прототипа. При помощи картона и клея можно изготавливать различные конструкции.

— Тонкая фанера — отличный материал для работы. Фанеру можно закреплять  при помощи винтов, шурупов, склеивать, шлифовать и так далее.

Профессиональный набор может включать в себя:

— Полиморфус.

Собрать робота можно при помощи полиморфуса. Это пластик для различных целей — его используют как обычный пластилин, но он имеет свою уникальную особенность. При небольшом нагреве (в горячей воде) он размягчается, а потом, при  остывании — застывает и становится очень твердым. В результате это позволяет создавать пластиковые детали без хлопот для создания различных форм.

— Листовой металл. Если у вас есть металлообрабатывающие станки, то  листовой металл является отличным материалом для рамы робота.  Он долговечен, гибок и устойчев к ржавчине.

Ссылка на основную публикацию