Сынық материалдардан жасалған робот. Өз қолыңызбен робот жасау үшін пайдалы ресурстар

Роботты қалай жасауға болады?

Роботтарға келетін болсақ, біз алып машинаны елестетеміз жасанды интеллект, RoboCop туралы фильмдердегідей және т.б. Дегенмен, робот үлкен және техникалық күрделі құрылғы болуы міндетті емес. Бұл мақалада біз сізге үйде роботты қалай жасау керектігін айтамыз. Өзіңіздің шағын роботыңызды жасағаннан кейін сіз бұл үшін арнайы білім немесе құралдар қажет емес екеніне көз жеткізесіз.

Жұмысқа арналған материалдар

Ендеше дайындалып, өз қолымызбен робот жасайық келесі материалдардизайн үшін:

• 2 кішкене сым бөліктері.
• 1 кішкентай ойыншық моторы 3 вольт.
• 1 AA батарея.
• 2 моншақ.
• Әр түрлі өлшемдегі полистирол көбікінің 2 кішкентай шаршы бөлігі.
• Желім пистолет.
• Аяқтарға арналған материал (қағаз қыстырғыштар, тіс щеткасының басы және т.б.).

Робот жасау бойынша нұсқаулар

Енді келесіге көшейік қадамдық сипаттамароботты қалай жасауға болады:

1. Үлкенірек стирофам бөлігін ойыншық қозғалтқышының үстіне металл контактілерімен жағына жабыстырыңыз. Бұл контактілерді ылғалдан қорғау үшін қажет.
2. Батареяны көбік полистирол бөлігінің үстіне жабыстырыңыз.
3. Салмақтың шамалы теңгерімсіздігін жасау үшін қозғалтқыштың артқы жағына полистирол көбіктің екінші бөлігін жабыстырыңыз. Дәл осы теңгерімсіздіктің арқасында робот қозғала алады. Желімді құрғатыңыз.
4. Аяқтарды қозғалтқышқа жабыстырыңыз. Аяқтарды мүмкіндігінше мықтап ұстау үшін алдымен қозғалтқышқа полистирол көбікінің кішкене бөліктерін желімдеу керек, содан кейін оларға аяқтарды желімдеу керек.
5. Қозғалтқышқа сымды электрлік таспамен орауға немесе дәнекерлеуге болады. Екінші нұсқа тиімдірек - осылайша робот әлдеқайда ұзақ қызмет етеді. Сымның екі бөлігін де қозғалтқыштағы металл контактілерге мүмкіндігінше мықтап дәнекерлеу керек.
6. Әрі қарай, сымның кез келген бөлігін аккумулятордың бір жағына, «плюс» немесе «минусқа» бекіту керек. Оны аккумуляторға электрлік таспаны пайдаланып немесе қосуға болады желім тапаншасы. Желіммен бекіту сенімдірек, бірақ оны қолданған кезде мүмкіндігінше абай болу керек, өйткені желімді тым көп пайдалансаңыз, сым мен батарея арасындағы байланыс жоғалады.
7. Көзді имитациялау үшін батареяға моншақтарды жабыстырыңыз.
8. Роботты қуаттандыру үшін сымның екінші бөлігін батареяның екінші ұшына жалғаңыз. IN бұл жағдайдаЖелімнен гөрі электрлік таспаны қолданған дұрыс. Осылайша сіз контактіні оңай ашып, одан шаршаған кезде роботты тоқтата аласыз.

Мұндай робот батареяның заряды қанша уақытқа созылады, дәл солай жұмыс істейді. Көріп отырғаныңыздай, үйде роботтарды жасау өте қиын қызықты процесс, онда күрделі ештеңе жоқ. Әрине, кейінірек күрделірек, бағдарламаланатын модельдерді жасауға тырысуға болады. Дегенмен, оларды жасау үшін сізге белгілі бір білім қажет қосымша материалдар, олар электр дүкенінде сатылады. Бір ойыншық шағын роботты бірнеше минут ішінде балаңызбен бірге оңай жасауға болады.

Қалайдан әртүрлі материалдарүйде робот жасаутиісті жабдықсыз? Осыған ұқсас сұрақтар әр түрлі блогтар мен форумдарда өз қолдарымен және робототехникамен құрылғыларды жасауға арналған. Әрине, заманауи, көп функциялы робот жасау - үйде мүмкін емес іс. Бірақ бір драйвер чипін және бірнеше фотоэлементтерді пайдаланып қарапайым робот жасауға әбден болады. Бүгінгі күні Интернетте схемаларды табу қиын емес егжей-тегжейлі сипаттамажарық көздеріне және кедергілерге жауап бере алатын мини-роботтарды жасау кезеңдері.

Нәтижесінде микросұлбаның қозғалтқыштар мен фотоэлементтерге қосылу тәсіліне байланысты қараңғыда тығылатын немесе жарыққа қарай жылжитын немесе жарықтан жүгіретін немесе жарық іздеуде қозғалатын өте епті және мобильді робот болады.

Сіз тіпті ақылды роботыңызды тек жарық немесе керісінше, қараңғы сызықпен жүруге мәжбүр ете аласыз немесе шағын роботты қолыңызбен жүруге мәжбүр ете аласыз - оның тізбегіне бірнеше жарқын жарықдиодты қосыңыз!

Шын мәнінде, бұл қолөнерді енді ғана игере бастаған бастаушы да өз қолымен қарапайым робот жасай алады. Бұл мақалада біз опцияны қарастырамыз үйде жасалған роботкедергілерге жауап беру және олардан аулақ болу.

Тікелей мәселеге көшейік. Үй роботын жасау үшін бізге қолыңыздан оңай табуға болатын келесі бөлшектер қажет:

1. 2-ші батареялар және оларға арналған корпус;

2. Екі қозғалтқыш (әрқайсысы 1,5 вольт);

3. 2 SPDT қосқышы;

4. 3 қағаз қыстырғыш;

4. Тесігі бар пластик шар;

5. Тұтас сымның кішкене бөлігі.

Үй роботын жасау кезеңдері:

1. Сымның бір бөлігін әрқайсысы алты сантиметрлік 13 бөлікке кесіңіз және екі жағынан 1 см ашыңыз.

Дәнекерлеу үтіктің көмегімен біз SPDT қосқыштарына 3 сымды, ал қозғалтқыштарға 2 сымды қосамыз;

2. Енді біз батареяларға арналған корпусты аламыз, оның бір жағында екі түрлі-түсті сымдар (ең алдымен қара және қызыл) шығады. Біз корпустың екінші жағына тағы бір сымды дәнекерлеуіміз керек.

Енді сізге батарея корпусын ашып, екі SPDT қосқышын V пішініндегі дәнекерленген сыммен жағына жабыстыру керек;

3. Осыдан кейін қозғалтқыштар алға қарай айналуы үшін корпустың екі жағына желімделуі керек.

Содан кейін біз үлкен қағаз қыстырғышты алып, оны босатамыз. Біз түзетілген қағаз қыстырғышты тесік арқылы сүйреп апарамыз пластикалық шаржәне қағаз қыстырғыштың ұштарын бір-біріне параллель түзетіңіз. Біз қағаз қыстырғыштың ұштарын құрылымымызға жабыстырамыз;

4. Кедергілерді айналып өту үшін үй роботын қалай жасауға болады? Фотосуретте көрсетілгендей барлық орнатылған сымдарды дәнекерлеу маңызды;

5. Түзетілген қағаз қыстырғыштардан антенналар жасап, оларды SPDT қосқыштарына жабыстырамыз;

6. Бар болғаны батареяларды корпусқа салу және үй роботыжолындағы кедергілерді айналып өтіп, қозғала бастайды.

Енді сіз кедергілерге жауап бере алатын үй роботын қалай жасау керектігін білесіз.

Белгілі бір мінез-құлық принциптері бар роботты өзіңіз қалай жасауға болады?Ұқсас роботтардың тұтас класы BEAM технологиясының көмегімен жасалады, олардың мінез-құлқының типтік принциптері «фотоқабылдау» деп аталатынға негізделген. Жарық қарқындылығының өзгеруіне реакция жасай отырып, мұндай мини-робот баяу немесе керісінше жылдамырақ қозғалады (фотокинез).

Қозғалысы жарықтан немесе жарыққа бағытталған және фототаксис реакциясымен анықталатын робот жасау үшін бізге екі фотосенсор қажет болады. Фототаксис реакциясы келесідей көрінеді: егер жарық BEAM роботының фотосенсорларының біріне түссе, сәйкес электр қозғалтқышы қосылады және робот жарық көзіне қарай бұрылады.

Содан кейін шам екінші сенсорға түседі, содан кейін екінші электр қозғалтқышы қосылады. Енді мини-робот жарық көзіне қарай жылжи бастайды. Егер жарық қайтадан бір фотосенсорға түссе, робот қайтадан жарыққа қарай бұрыла бастайды және жарық екі сенсорды жарықтандырған кезде көзге қарай жылжиды. Жарық ешбір сенсорға жетпегенде, шағын робот тоқтайды.

Қолыңызбен жүретін роботты қалай жасауға болады?Ол үшін біздің мини-робот тек сенсорлармен ғана емес, жарықдиодты шамдармен де жабдықталуы керек. Жарық диодтары жарық шығарады және робот шағылысқан жарыққа әрекет етеді. Егер біз алақанымызды сенсорлардың бірінің алдына қойсақ, шағын робот өз бағытымен айналады.

Егер сіз алақаныңызды сәйкес сенсордан сәл алыстатсаңыз, робот сіздің алақаныңызға «мойынсұнып» жүреді. Шағылысқан жарықтың фототранзисторлармен анық түсірілуін қамтамасыз ету үшін роботты жобалау үшін ашық қызғылт сары немесе қызыл жарық диодтарын (1000 мКд-ден астам) таңдаңыз.

Жасыратыны жоқ, робототехника саласына салынатын инвестиция көлемі жыл сайын артып келеді, роботтардың көптеген жаңа буындары жасалуда, өндіріс технологияларының дамуымен роботтарды жасау мен пайдаланудың жаңа мүмкіндіктері пайда болады, ал дарынды өздігінен оқытылатын шеберлер таң қалдыруды жалғастыруда. робототехника саласындағы жаңа өнертабыстарымен әлем.

Кірістірілген фотосенсорлар жарыққа әрекет етеді және көзге бағытталады, ал сенсорлар жолдағы кедергіні таниды және робот қозғалыс бағытын өзгертеді. Мұны істеу үшін қарапайым роботөз қолыңызбен, сізге «жалғыз ми» немесе жоғары техникалық білім қажет емес. Роботты жасау және барлық чиптерді, сенсорларды, сенсорларды, сымдарды және қозғалтқыштарды кезең-кезеңмен қосу үшін барлық қажетті бөлшектерді сатып алу жеткілікті (және кейбір бөлшектерді қолыңызда табуға болады).

Ұялы телефонның діріл қозғалтқышынан жасалған робот нұсқасын, жалпақ батареяны, екі жақты таспажәне... тіс щеткасы. Бұл қарапайым роботты импровизацияланған құралдардан жасауды бастау үшін ескі, қажетсіз нәрсені алыңызұялы телефон

және одан діріл қозғалтқышын алыңыз. Осыдан кейін ескі тіс щеткасын алып, басын джигсамен кесіңіз. Қосулыжоғарғы бөлігі

Тіс щеткасының бастарын екі жақты таспамен және үстіне - діріл қозғалтқышымен жабыстырыңыз. Діріл қозғалтқышының жанына жалпақ батареяны орнату арқылы шағын роботты қуат көзімен қамтамасыз ету ғана қалады. Барлығы! Біздің робот дайын - дірілге байланысты робот қылшықта алға жылжиды. ♦ «ADVACEED DIY» ШЕБЕРЛІГІ:

Фотосуретті басыңыз Өте еңбекті қажет ететін және біріқызықты әрекеттер

өз роботын жасау болып табылады.

Мұндай маңызды жобаны бастамас бұрын, ең алдымен сіздің мүмкіндіктеріңізге көз жеткізу керек. Робот жасау ең арзан немесе оңай іс емес. Сіз қандай робот жасағыңыз келетінін, ол қандай функцияларды орындауы керек екенін ойлап көріңіз, мүмкін бұл жай ғана ескі бөлшектерден жасалған сәндік робот немесе күрделі, қозғалатын механизмдері бар толық жұмыс істейтін робот болуы мүмкін.

Мен көп кездестірдім қолөнершілер, сағаттар, оятқыштар, теледидарлар, үтіктер, велосипедтер, компьютерлер және тіпті көліктер сияқты ескі, тозған механизмдерден сәндік роботтар жасау. Бұл роботтар сұлулық үшін жасалған, әдетте, олар өте жарқын әсер қалдырады, әсіресе олар сияқты балалар. Жасөспірімдерді әдетте роботтар жұмбақ, әлі белгісіз нәрсе ретінде қызықтырады.

Сәндік робот бөлшектері бекітілген әртүрлі жолдармен: желімделген, дәнекерленген, бұрандалы. Мұндай әрекетте қажет емес мәліметтерКішкентай серіппеден ең үлкен болтқа дейін кез келген бөліктер пайдаланылады. Роботтар кішкентай, үстел үсті болуы мүмкін, ал кейбір шеберлер адам өлшеміндегі сәндік роботтарды жасай алады.

Жұмыс істейтін робот жасау әлдеқайда қиын және одан кем емес қызықты. Робот адамға ұқсамауы керек, ол болуы мүмкін қалайымүйізді және құрттармен :) мұнда сіз өзіңіздің қиялыңызды шексіз көрсете аласыз.

Бұрын роботтар негізінен механикалық болды, барлық қозғалыстар күрделі механизмдермен басқарылатын. Бүгінгі таңда шикі механикалық компоненттердің көпшілігін электр тізбегімен ауыстыруға болады, ал роботтың «миы» компьютер арқылы қажетті деректер енгізілетін бір ғана микросхема болуы мүмкін.

Бүгінгі күні Lego компаниясы роботтарды құрастыруға арналған арнайы жинақтарды шығарады, ал мұндай құрылыс жинақтары қымбат және бәріне бірдей қол жетімді емес.

Мен өз қолыммен қалдықтардан робот жасауға қызығамын. Ең үлкен мәселеқұрылыс кезінде туындайтын мәселе - электротехника саласындағы білімнің болмауы. Егер басқа нәрсені механикалық түрде қиындықсыз жасауға болатын болса, онда электрлік диаграммаларзаттар күрделірек, жиі бірнеше әртүрлі электрлік құрамдастарды біріктіру қажет, мұнда қиындықтар басталады, бірақ мұның барлығын түзетуге болады. Робот жасау кезінде электр қозғалтқыштарымен проблемалар туындауы мүмкін жақсы қозғалтқыштар қымбат, ескі ойыншықтарды бөлшектеуге тура келеді, бұл өте ыңғайлы емес. Көптеген радиоқұрамдас бөліктер де тапшы болды, күрделі микросұлбаларда көбірек жабдық жасалуда және бұл маңызды білімді талап етеді. Барлық қиындықтарға қарамастан, көпшілігіміз әртүрлі мақсаттарға арналған таңғажайып роботтарды жасауды жалғастырамыз. Роботтар кір жууға, шаң тазалауға, сурет салуға, заттарды жылжытуға, бізді күлдіруге немесе жай ғана жұмыс үстелін безендіре алады.

Мен сайтта мезгіл-мезгіл жаңа роботтарымның фотосуреттерін жариялаймын, егер сіз де осы тақырыпқа қызығушылық танытсаңыз, онда фотосуреттермен әңгімелеріңізді жіберіңіз немесе форумда өнертабыстарыңыз туралы жазыңыз.

Робот жасаңызөте қарапайым Оған не қажет екенін анықтайық робот жасауробототехника негіздерін түсіну үшін үйде.

Әрине, роботтар туралы жеткілікті фильмдерді көргеннен кейін сіз жиі шайқаста өз жолдасыңызды құрғыңыз келді, бірақ неден бастарыңызды білмедіңіз. Әрине, сіз екі аяқты Терминаторды жасай алмайсыз, бірақ бұл біздің қол жеткізгіміз келетін нәрсе емес. Қолында дәнекерлеу үтікті қалай дұрыс ұстау керектігін білетін кез келген адам қарапайым роботты жинай алады және бұл терең білімді қажет етпейді, бірақ ол зиян тигізбейді. Әуесқойлық робототехника схемалық дизайннан айтарлықтай ерекшеленбейді, тек әлдеқайда қызықты, өйткені ол механика және бағдарламалау сияқты салаларды да қамтиды. Барлық компоненттер оңай қол жетімді және қымбат емес. Сондықтан прогресс бір орында тұрмайды және біз оны өз пайдамызға пайдаланамыз.

Кіріспе

Сонымен. Робот дегеніміз не? Көп жағдайда бұл автоматты құрылғы, ол кез келген әрекетке жауап береді қоршаған орта. Роботтарды адамдар басқара алады немесе алдын ала бағдарламаланған әрекеттерді орындай алады. Әдетте робот әртүрлі сенсорлармен (қашықтық, айналу бұрышы, жеделдету), бейнекамералармен және манипуляторлармен жабдықталған. Роботтың электронды бөлігі микроконтроллерден (МК) тұрады – микросұлбада процессор, тактілік генератор, әртүрлі перифериялық құрылғылар, жедел жады және тұрақты жады бар. Дүние бар орасан зор сомаүшін әртүрлі микроконтроллерлер әртүрлі аймақтарқосымшалар және олардың негізінде қуатты роботтарды жинауға болады. Әуесқойлық ғимараттар үшін кең қолдану AVR микроконтроллерлері табылды. Олар ең қол жетімді және Интернетте осы МК-ға негізделген көптеген мысалдарды таба аласыз. Микроконтроллерлермен жұмыс істеу үшін ассемблерде немесе С тілінде бағдарламалауды білу және цифрлық және аналогтық электроника туралы негізгі білімге ие болу керек. Біздің жобада біз C қолданамыз. МК үшін бағдарламалау компьютерде бағдарламалаудан айтарлықтай ерекшеленбейді, тілдің синтаксисі бірдей, көптеген функциялар іс жүзінде айырмашылығы жоқ, ал жаңаларын үйрену оңай және қолдануға ыңғайлы.

Бізге не керек

Алдымен, біздің робот кедергілерден құтыла алады, яғни табиғаттағы жануарлардың көпшілігінің қалыпты әрекетін қайталайды. Мұндай робот жасау үшін қажет нәрсенің барлығын радио дүкендерінен табуға болады. Біздің робот қалай қозғалатынын шешейік. Менің ойымша, ең табыстысы - бұл танктерде қолданылатын жолдар, бұл ең қолайлы шешім, өйткені жолдар көліктің доңғалақтарына қарағанда үлкен кросс мүмкіндігіне ие және басқаруға ыңғайлы (бұрылу үшін жеткілікті; жолдарды айналдырыңыз әртүрлі жақтары). Сондықтан сізге тректері бір-бірінен тәуелсіз айналатын кез келген ойыншық цистернасы қажет болады, оны кез келген ойыншық дүкенінен қолайлы бағамен сатып алуға болады. Бұл резервуардан сізге тек редукторы бар жолдар мен қозғалтқыштары бар платформа қажет, қалғанын қауіпсіз бұрап, лақтыруға болады. Сондай-ақ бізге микроконтроллер қажет, менің таңдауым ATmega16-ға түсті - оның сенсорлар мен перифериялық құрылғыларды қосу үшін жеткілікті порттары бар және тұтастай алғанда бұл өте ыңғайлы. Сондай-ақ кейбір радио компоненттерін, дәнекерлеу үтіктерін және мультиметрді сатып алу қажет.

МК-мен тақта жасау

Біздің жағдайда микроконтроллер мидың функцияларын орындайды, бірақ біз онымен емес, роботтың миын қуаттандырудан бастаймыз. Дұрыс тамақтану- денсаулық кепілі, сондықтан біз роботымызды қалай дұрыс тамақтандырудан бастаймыз, өйткені бұл жерде жаңадан бастаған робот жасаушылар әдетте қателеседі. Ал біздің робот қалыпты жұмыс істеуі үшін кернеу тұрақтандырғышын пайдалану керек. Мен L7805 чипін ұнатамын - ол тұрақты 5 В шығыс кернеуін шығаруға арналған, бұл біздің микроконтроллерімізге қажет. Бірақ бұл микросұлбадағы кернеудің төмендеуі шамамен 2,5 В болғандықтан, оған кемінде 7,5 В жеткізілуі керек. Бұл тұрақтандырғышпен бірге қолданылады электролиттік конденсаторларкернеу толқындарын тегістеу үшін полярлықтың бұрылуынан қорғау үшін тізбекке диодты қосу керек.

Енді біз микроконтроллерге көшуге болады. МК корпусы DIP (дәнекерлеуге ыңғайлы) және қырық түйреуіш бар. Бортта ADC, PWM, USART және біз әзірге пайдаланбайтын тағы басқалар бар. Бірнеше маңызды түйіндерді қарастырайық. RESET істікшесі (МК-ның 9-шы аяғы) R1 резисторы арқылы қуат көзінің «плюс» жағына тартылады - мұны істеу керек! Әйтпесе, сіздің МК абайсызда қалпына келтіруі мүмкін немесе, қарапайым сөзбен айтқанда, ақаулық болуы мүмкін. Сондай-ақ қажетті шара, бірақ міндетті емес, RESET арқылы қосылу болып табылады керамикалық конденсатор C1 жерге. Диаграммада сіз сондай-ақ 1000 мкФ электролитті көре аласыз, ол сізді қозғалтқыштар жұмыс істеп тұрған кезде кернеудің төмендеуінен сақтайды, бұл микроконтроллердің жұмысына да жақсы әсер етеді. X1 кварц резонаторы мен C2, C3 конденсаторлары XTAL1 және XTAL2 түйреуіштеріне мүмкіндігінше жақын орналасуы керек.

Мен МК-ны қалай жыпылықтау туралы айтпаймын, өйткені сіз бұл туралы Интернетте оқи аласыз. Біз бағдарламаны C тілінде жазамыз, мен бағдарламалау ортасы ретінде CodeVisionAVR таңдадым. Бұл пайдаланушыға өте ыңғайлы орта және жаңадан бастаушылар үшін пайдалы, себебі оның кірістірілген код жасау шебері бар.

Қозғалтқышты басқару

Біздің роботтың маңызды құрамдас бөлігі - қозғалтқыш драйвері, ол бізге оны басқаруды жеңілдетеді. Ешқашан және ешбір жағдайда қозғалтқыштарды МК-ға тікелей қосуға болмайды! Жалпы алғанда, қуатты жүктемелерді микроконтроллерден тікелей басқару мүмкін емес, әйтпесе ол күйіп кетеді. Оны қолданыңыз негізгі транзисторлар. Біздің жағдайда арнайы чип бар - L293D. Осындай қарапайым жобаларда әрқашан «D» индексі бар осы нақты чипті қолдануға тырысыңыз, өйткені оның шамадан тыс жүктемеден қорғауға арналған кірістірілген диодтары бар. Бұл микросұлбаны басқару өте оңай және радио дүкендерінен оңай алуға болады. Ол екі пакетте қол жетімді: DIP және SOIC. Тақтаға орнатудың қарапайымдылығына байланысты пакетте DIP қолданамыз. L293D қозғалтқыштар мен логика үшін бөлек қуат көзі бар. Сондықтан біз микросұлбаның өзін тұрақтандырғыштан (VSS кірісі), ал қозғалтқыштарды тікелей батареялардан (VS кірісі) қуаттаймыз. L293D бір арнаға 600 мА жүктемеге төтеп бере алады және оның екі арнасы бар, яғни бір чипке екі қозғалтқышты қосуға болады. Бірақ қауіпсіз жақта болу үшін біз арналарды біріктіреміз, содан кейін әрбір қозғалтқыш үшін бір микрофон қажет болады. Бұдан шығатыны, L293D 1,2 А-ға төтеп бере алады. Бұған қол жеткізу үшін диаграммада көрсетілгендей микра аяқтарын біріктіру керек. Микросұлба келесідей жұмыс істейді: IN1 және IN2 үшін логикалық «0», ал IN3 және IN4 үшін логикалық «0» қолданылғанда, қозғалтқыш бір бағытта айналады, ал сигналдар төңкерілсе - логикалық нөл қолданылады, содан кейін қозғалтқыш басқа бағытта айнала бастайды. EN1 және EN2 түйреуіштері әр арнаны қосуға жауапты. Біз оларды қосып, тұрақтандырғыштан қуат көзінің «плюс» бөлігіне қосамыз. Микросхема жұмыс кезінде қызып кететіндіктен және мұндай корпусқа радиаторларды орнату проблемалы болғандықтан, жылуды кетіру GND аяқтары арқылы қамтамасыз етіледі - оларды кең контактілі алаңға дәнекерлеу жақсы. Қозғалтқыш драйверлері туралы бірінші рет білу керек нәрсе осы.

Кедергі сенсорлары

Біздің робот шарлауы және бәріне соғылып қалмауы үшін біз екеуін орнатамыз инфрақызыл сенсор. Көпшілігі ең қарапайым сенсоршығаратын инфрақызыл диодтан тұрады инфрақызыл спектржәне ИК диодтан сигнал қабылдайтын фототранзистор. Принцип мынада: сенсордың алдында ешқандай кедергі болмаған кезде инфрақызыл сәулелер фототранзисторға соқпайды және ол ашылмайды. Егер сенсордың алдында кедергі болса, онда одан сәулелер шағылысып, транзисторға түседі - ол ашылады және ток ағып бастайды. Мұндай сенсорлардың кемшілігі - олар басқаша әрекет ете алады әртүрлі беттержәне кедергілерден қорғалмаған - сенсор басқа құрылғылардан келетін бөгде сигналдардан кездейсоқ іске қосылуы мүмкін. Сигналдың модуляциясы сізді кедергілерден қорғай алады, бірақ біз онымен әзірше алаңдамаймыз. Жаңадан бастағандар үшін бұл жеткілікті.

Робот микробағдарламасы

Роботты жандандыру үшін оған микробағдарлама жазу керек, яғни сенсорлардан көрсеткіштерді алатын және қозғалтқыштарды басқаратын бағдарлама. Менің бағдарламам ең қарапайым, оның құрамында жоқ күрделі құрылымдаржәне бәрі түсінеді. Келесі екі жолда біздің микроконтроллерге арналған тақырып файлдары және кідірістерді генерациялау пәрмендері бар:

#қосу
#қосу

Келесі жолдар шартты болып табылады, себебі PORTC мәндері мотор драйверін микроконтроллерге қалай қосқаныңызға байланысты:

PORTC.0 = 1; PORTC.1 = 0; PORTC.2 = 1; PORTC.3 = 0; 0xFF мәні шығыс журнал болатынын білдіреді. "1" және 0x00 - журнал. «0». Келесі конструкциямен роботтың алдында кедергі бар-жоғын және оның қай жағында екенін тексереміз: егер (!(PINB & (1)).<

Егер инфрақызыл диодтың жарығы фототранзисторға түссе, микроконтроллердің аяғына журнал орнатылады. «0» және робот кедергіден алыстау үшін артқа қарай жылжи бастайды, содан кейін қайтадан кедергімен соқтығыспау үшін бұрылады, содан кейін қайтадан алға жылжиды. Бізде екі сенсор болғандықтан, біз кедергінің бар-жоғын екі рет - оң және сол жақта тексереміз, сондықтан кедергінің қай жағында екенін біле аламыз. "delay_ms(1000)" пәрмені келесі пәрмен орындала бастағанға дейін бір секунд өтетінін көрсетеді.

Қорытынды

Мен сіздің алғашқы роботыңызды жасауға көмектесетін аспектілердің көпшілігін қарастырдым. Бірақ робототехника мұнымен бітпейді. Егер сіз осы роботты құрастырсаңыз, оны кеңейтуге мүмкіндіктер көп болады. Роботтың алгоритмін жақсартуға болады, мысалы, кедергі бір жақта емес, роботтың дәл алдында болса не істеу керек. Сондай-ақ, кодтағышты орнату зиян тигізбейді - бұл роботтың ғарышта орналасуын дәл анықтауға және білуге ​​көмектесетін қарапайым құрылғы. Түсінікті болу үшін пайдалы ақпаратты – аккумулятор зарядының деңгейі, кедергілерге дейінгі қашықтық, әр түрлі түзету ақпаратын көрсете алатын түсті немесе монохромды дисплейді орнатуға болады. Кәдімгі фототранзисторлардың орнына TSOP орнату (бұл белгілі бір жиіліктегі сигналды ғана қабылдайтын IR қабылдағыштар) сенсорларды жақсартуға зиян тигізбейді. Инфрақызыл сенсорлардан басқа, ультрадыбыстық сенсорлар бар, олар қымбатырақ, сонымен қатар олардың кемшіліктері бар, бірақ соңғы уақытта робот құрастырушылар арасында танымалдылыққа ие болды. Робот дыбысқа жауап беруі үшін күшейткіші бар микрофондарды орнатқан дұрыс. Бірақ менің ойымша, шынымен қызықты нәрсе - камераны орнату және оның негізінде машинаның көрінісін бағдарламалау. Арнайы OpenCV кітапханаларының жиынтығы бар, олардың көмегімен бет-әлпетті тануды, түрлі-түсті маяктар бойынша қозғалысты және басқа да көптеген қызықты нәрселерді бағдарламалауға болады. Мұның бәрі тек сіздің қиялыңыз бен дағдыларыңызға байланысты.

Компоненттер тізімі:

DIP-40 бумасындағы ATmega16>

TO-220 қаптамасындағы L7805

DIP-16 корпусындағы L293D x2 дана.

0,25 Вт қуаты бар резисторлар рейтингтері: 10 кОм x 1 дана., 220 Ом x 4 дана.

керамикалық конденсаторлар: 0,1 мкФ, 1 мкФ, 22 пФ

электролиттік конденсаторлар: 1000 мкФ x 16 В, 220 мкФ x 16 В x 2 дана.

диод 1N4001 немесе 1N4004

16 МГц кварц резонаторы

IR диодтары: олардың кез келген екеуі орындалады.

фототранзисторлар, сонымен қатар кез келген, бірақ тек инфрақызыл сәулелердің толқын ұзындығына жауап береді

Микробағдарлама коды:

/**************************************************** * *** MK типті роботқа арналған микробағдарлама: ATmega16 Сағат жиілігі: 16,000000 МГц Егер кварц жиілігі басқа болса, бұл орта параметрлерінде көрсетілуі керек: Project -> Configure -> "C Compiler" қойындысы ****** ************************************************/ #қосады #қосу void main(void) ( //Кіріс порттарын конфигурациялау //Осы порттар арқылы DDRB=0x00 сенсорларынан сигнал аламыз; //PORTB=0xFF резисторларын қосу; //Шығу порттарын конфигурациялау //Осы порттар арқылы біз DDRC қозғалтқыштарын басқарамыз =0xFF; //Бағдарламаның негізгі циклі Мұнда біз сенсорлардан мәндерді оқимыз //ал қозғалтқыштарды басқарамыз (/Алға жылжыту PORTC.0 = 1; PORTC.1 =. 0; PORTC.3 = 0, егер (!(PINB & (1<Менің роботым туралы

Қазіргі уақытта менің роботым аяқталуға жақын.

Ол сымсыз камерамен, қашықтық сенсорымен (камера да, бұл сенсор да айналмалы мұнараға орнатылған), кедергі сенсорымен, кодтаушымен, қашықтан басқару пультінен сигнал қабылдағышпен және желіге қосылуға арналған RS-232 интерфейсімен жабдықталған. компьютер. Ол екі режимде жұмыс істейді: автономды және қолмен (қашықтан басқару пультінен басқару сигналдарын қабылдайды), батарея қуатын үнемдеу үшін камераны қашықтан немесе роботтың өзі де қосуға/өшіруге болады. Мен пәтер қауіпсіздігі үшін микробағдарлама жазып жатырмын (суреттерді компьютерге тасымалдау, қозғалыстарды анықтау, үй-жайды аралау).

Робототехника - бұл интернет-технологиялар саласындағы ең перспективалы салалардың бірі және біздің уақытта IT секторы болашақ екенін түсіндірудің қажеті жоқ. Сонымен қатар, робототехника бәрінен де қызық болып көрінуі мүмкін: роботты жобалау дегеніміз, электронды болса да, жаңа жаратылысты дерлік жасау дегенді білдіреді, бұл, әрине, тартымды. Дегенмен, бұл салада да бәрі қиын болуы мүмкін, әсіресе бастапқыда. Сарапшылармен бірге біз робототехниканың не үшін қажет екенін және оған қалай қарау керектігін анықтауға тырысамыз.

Робототехника - бұл интернет-технологиялар саласындағы ең перспективалы салалардың бірі және біздің уақытта IT секторы болашақ екенін түсіндірудің қажеті жоқ. Робототехника - бұл қызықты нәрсе: роботты жобалау - бұл электронды болса да, жаңа тіршілік иесін жасау.

Өткен ғасырдың 60-жылдарынан бастап адамға белгілі бір жұмыстарды атқаратын автоматтандырылған және өзін-өзі басқаратын құрылғылар ғылыми-зерттеу және өндірісте, кейін қызмет көрсету саласында қолданыла бастады, содан бері олар адам өмірінен көбірек орын алуда. жыл сайын берік. Әрине, Ресейде бәрі толығымен тәуелсіз механизмдер арқылы жүзеге асырылады деп айтуға болмайды, бірақ бұл бағытта белгілі бір вектор анық көрсетілген. Сбербанк қазірдің өзінде үш мың заңгерді смарт машиналарға ауыстыруды жоспарлап отыр.

Сарапшылармен бірге біз робототехниканың не үшін қажет екенін және оған қалай қарау керектігін анықтауға тырысамыз.

Балаларға арналған робототехника кәсіби робототехникадан несімен ерекшеленеді?

Бір сөзбен айтқанда, балаларға арналған робототехника пәнді оқуға бағытталса, кәсіби робототехника нақты мәселелерді шешуге бағытталған. Егер мамандар әртүрлі технологиялық тапсырмаларды орындайтын өндірістік манипуляторларды немесе мамандандырылған дөңгелекті платформаларды жасаса, әуесқойлар мен балалар, әрине, қарапайым нәрселерді жасайды.

Татьяна Волкова, Зияткерлік робототехника орталығының қызметкері: «Әдетте, бәрі осы жерден басталады: олар қозғалтқыштарды анықтап, роботты жай алға жүруге мәжбүрлейді, содан кейін бұрылыстар жасайды. Робот қозғалыс пәрмендерін орындаған кезде сенсорды қосып, роботты жарыққа қарай жылжытуға немесе, керісінше, одан «қашуға» болады. Содан кейін барлық бастаушылардың сүйікті тапсырмасы келеді: сызық бойымен жүретін робот. Тіпті түрлі робот жарыстары да ұйымдастырылады».

Балаңыздың робототехникаға бейімділігін қалай анықтауға болады?

Алдымен сіз құрылыс жинағын сатып алып, балаңыз оны құрастыруды ұнататынын білуіңіз керек. Содан кейін оны шеңберге беруге болады. Сабақтар оған ұсақ моториканы, қиялды, кеңістікті қабылдауды, логиканы, шоғырлануды және шыдамдылықты дамытуға көмектеседі.

Робототехниканың – дизайн, электроника, бағдарламалау бағытын неғұрлым тезірек шешсеңіз, соғұрлым жақсы. Үш саланың барлығы да ауқымды және бөлек зерттеуді қажет етеді.

Александр Колотов, Иннополис университетінің STEM бағдарламаларының жетекші маманы: «Егер бала құрылыс жинақтарын жинағанды ​​ұнататын болса, онда құрылыс оған сәйкес келеді. Егер ол заттардың қалай жұмыс істейтінін білуге ​​қызығушылық танытса, онда ол электроникамен айналысады. Егер баланың математикаға құмарлығы болса, онда ол бағдарламалауға әуес болады».

Робототехниканы қашан бастау керек?

Оқуды және үйірмелерге жазылуды бала кезінен бастаған дұрыс, бірақ тым ерте емес - 8-12 жаста, - дейді мамандар. Бұрын балаға түсінікті абстракцияларды қабылдау қиынға соғады, ал кейінірек жасөспірімдік шақта оның басқа да қызығушылықтары пайда болып, алаңдауы мүмкін. Баланың математиканы оқуға деген ынтасы да болуы керек, осылайша болашақта оған механизмдер мен схемаларды құрастыру, алгоритмдер құрастыру қызықты әрі оңай болады.

8-9 жастан бастапБалалар резистордың, жарықдиодтың, конденсатордың не екенін түсініп, есте сақтай алады, кейінірек мектеп бағдарламасының алдында мектеп физикасынан түсініктерді меңгереді. Бұл саланың маманы бола ма, жоқ па, маңызды емес, олардың алған білімі мен дағдылары текке кетпейтіні сөзсіз.

14-15 жастасізге математиканы оқуды жалғастыру керек, робототехника сабақтарын фонға көшіру және бағдарламалауды тереңірек оқуды бастау керек - тек күрделі алгоритмдерді ғана емес, сонымен қатар деректерді сақтау құрылымдарын түсіну үшін. Келесі кезекте математикалық негіз және алгоритмдеу, механизмдер мен машиналар теориясына ену, роботтық құрылғының электромеханикалық жабдықтарын жобалау, автоматты навигация алгоритмдерін жүзеге асыру, компьютерлік көру алгоритмдері және машиналық оқыту бойынша білімдер келеді.

Александр Колотов: «Егер сіз дәл осы сәтте болашақ маманды сызықтық алгебра, күрделі есептеулер, ықтималдықтар теориясы және статистика негіздерімен таныстырсаңыз, онда ол университетке түскен кезде оның неліктен екенін жақсы түсінеді. жоғары білім алған кезде осы пәндерге қосымша көңіл бөлу керек».

Қандай дизайнерлерді таңдау керек?

Әрбір жастың күрделілік дәрежесі бойынша әртүрлі білім беру бағдарламалары, конструкторлары мен платформалары бар. Шетелдік өнімдерді де, отандық өнімдерді де таба аласыз. Роботехникаға арналған қымбат жинақтар бар (шамамен 30 мың рубль және одан да көп), арзанырақ, өте қарапайымдары да бар (1-3 мың рубль ішінде).

Бала болса 8-11 жас, сіз Lego немесе Fischertechnik құрылыс жинақтарын сатып ала аласыз (бірақ, әрине, өндірушілердің кіші және үлкен жастағыларға арналған ұсыныстары бар). Lego робототехника жинағында қызықты бөлшектер, түрлі-түсті фигуралар бар, құрастыру оңай және егжей-тегжейлі нұсқаулармен бірге келеді. Fischertechnik робототехникаға арналған құрылыс жинақтарының сериясы сізді нақты әзірлеу процесіне жақындатады, мұнда сізде сымдар, штепсельдер және визуалды бағдарламалау ортасы бар.

13-14 жастасіз TRIC немесе Arduino модульдерімен жұмыс істей бастай аласыз, олар Татьяна Волкованың айтуынша, білім беру робототехникасы, сондай-ақ таңқурай саласындағы іс жүзінде стандарт болып табылады. TRIC Lego-ға қарағанда күрделірек, бірақ Arduino және Raspberry Ri-ге қарағанда жеңіл. Соңғы екеуі бағдарламалаудың негізгі дағдыларын қажет етеді.

Сізге тағы не оқу керек болады?

Бағдарламалау. Оны бастапқы кезеңде ғана болдырмауға болады, бірақ онсыз өмір сүре алмайсыз. Сіз Lego Mindstorms, Python, ROS (Robot Operating System) жүйесінен бастай аласыз.

Негізгі механика.Сіз қағаздан, картоннан, бөтелкелерден жасалған қолөнерден бастай аласыз, бұл ұсақ моториканы және жалпы дамуды дамыту үшін маңызды. Ең қарапайым роботты жеке бөліктерден (моторлар, сымдар, фотосенсор және бір қарапайым микросұлба) жасауға болады. «Әке Сперчпен құрал жасау» сізге негізгі механикамен танысуға көмектеседі.

Электроника негіздері.Алдымен қарапайым схемаларды құрастыруды үйреніңіз. Сегіз жасқа толмаған балалар үшін сарапшылар «Білгір» құрылыс жинағын ұсынады, содан кейін «Электроника негіздері» жиынтығына көшуге болады; Бастау».

Балалар робототехниканы қайда қолдана алады?

Егер сіз баланың қызығушылығын байқасаңыз, оны үйірмелер мен курстарға жібере аласыз, бірақ сіз өз бетіңізше оқи аласыз. Курстар барысында бала мамандардың жетекшілігінде болады, пікірлестерін таба алады, робототехникамен жүйелі түрде айналысады.

Сондай-ақ сабақтардан не қалайтыныңызды бірден түсінген жөн: жарыстарға қатысыңыз және жүлделер үшін жарысыңыз, жобалық іс-шараларға қатысыңыз немесе жай ғана өзіңіз оқыңыз.

Алексей Колотов: «Байыпты сабақтар, жобалар, жарыстарға қатысу үшін 6-8 адамнан тұратын шағын топтары бар үйірмелер мен оқушыларды жарыстарда жүлделі орындарға жетелейтін, өзін үнемі дамытып, қызықты тапсырмалар беретін жаттықтырушыны таңдау керек. Хоббимен айналысу үшін 20 адамға дейін топтарға баруға болады».

Робототехника курстарын қалай таңдауға болады?

Курстарға тіркелу кезінде мұғалімге назар аударыңыз, деп хабарлайды Promobot коммерциялық директоры Олег Кивокурцев. «Мұғалім балаларға құрал-жабдықтарды беріп, содан кейін кез келген адам қалағанын жасай алатын жағдайлар бар», - дейді Татьяна Волкова Олегпен келіседі. Мұндай әрекеттердің пайдасы аз болады.

Курстарды таңдағанда, сіз де назар аударуыңыз керек қолда бар материалдық-техникалық базаға. Құрылыс жинақтары бар ма (тек Лего емес), бағдарлама жазуға, механика мен электрониканы оқуға және жобаларды өзіңіз жасауға болады. Әр оқушы жұбында өздерінің робототехника жинағы болуы керек. Жарыстарға қатысқыңыз келсе, қосымша бөлшектермен (дөңгелектер, берілістер, жақтау элементтері) жақсырақ. Егер бірнеше команда бірден бір жиынтықпен жұмыс істесе, онда, ең алдымен, маңызды бәсекелестік күтілмейді.

Робототехника үйірмесі қандай жарыстарға қатысатынын біліңіз. Бұл жарыстар алған дағдыларыңызды бекітуге және одан әрі дамуға мүмкіндік бере ме?

Robocup жарысы 2014

Роботехниканы өз бетімен қалай оқуға болады?

Курстар ақша мен уақытты қажет етеді. Егер біріншісі жеткіліксіз болса және сіз бір жерге тұрақты бара алмасаңыз, сіз балаңызбен өз бетіңізше оқи аласыз. Бұл салада ата-ананың қажетті құзыретті болуы маңызды: ата-ананың көмегінсіз баланың робототехниканы меңгеруі айтарлықтай қиын болады, деп ескертеді Олег Кивокурцев.

Оқуға материал табыңыз. Оларды Интернеттен, тапсырыс берілген кітаптардан, қатысқан конференциялардан, «Entertaining Robotics» журналынан алуға болады. Өз бетінше оқу үшін тегін онлайн курстар бар, мысалы, «Arduino көмегімен роботтар мен басқа құрылғыларды жасау: бағдаршамнан 3D принтерге дейін».

Ересектерге робототехниканы үйрену керек пе?

Егер сіз балалық шағыңызды тастап кеткен болсаңыз, бұл сіз үшін робототехниканың есіктері жабық дегенді білдірмейді. Сіз сондай-ақ курстарға жазыла аласыз немесе оны өз бетіңізше оқи аласыз.

Егер адам мұны хобби ретінде жасауды шешсе, онда оның жолы баламен бірдей болады. Дегенмен, кәсіптік білімсіз (инженер-конструктор, бағдарламашы және электроника инженері) әуесқойлық деңгейден жоғары көтерілуіңіз екіталай екені анық, дегенмен, әрине, компанияда тағылымдамадан өтуге ешкім тыйым салмайды. және сіз үшін жаңа бағыттың гранитін табандылықпен кеміріңіз.

Олег Кивокурцев: «Ересек адамға робототехниканы меңгеру оңайырақ болады, бірақ уақыт маңызды фактор».

Мамандығы ұқсас, бірақ қайта оқытқысы келетіндерге көмектесетін түрлі курстар да бар. Мысалы, машиналық оқыту мамандары үшін ықтималдық робототехника бойынша «Робототехникадағы жасанды интеллект» тегін онлайн курсы қолайлы болады. Сондай-ақ Intel білім беру бағдарламасы, Lectorium білім беру жобасы және ITMO қашықтықтан курстары бар. Кітаптар туралы ұмытпаңыз, мысалы, жаңадан бастаушыларға арналған әдебиеттер өте көп («Робототехника негіздері», «Робототехникаға кіріспе», «Робототехникаға арналған анықтамалық»). Сізге ең түсінікті және қолайлы нәрсені таңдаңыз.

Есте сақтау керек, байыпты жұмыс әуесқойлық хоббиден кем дегенде жабдықтың құны мен қызметкерге жүктелетін міндеттер тізімінде ерекшеленеді. Ең қарапайым роботты өз қолыңызбен құрастыру бір басқа, бірақ мысалы, компьютерлік көруді үйрену басқа. Сондықтан дизайн, бағдарламалау және аппараттық инженерия негіздерін ерте жастан оқып, кейіннен ұнаса, мамандандырылған университетке түскен дұрыс.

Қандай университеттерге оқуға баруым керек?

Робототехникаға қатысты мамандықтарды келесі университеттерден табуға болады:

— Мәскеу технологиялық университеті (MIREA, MGUPI, MITHT);

— атындағы Мәскеу мемлекеттік техникалық университеті. Н.Е.Бауман;

— «Станкин» Мәскеу мемлекеттік технологиялық университеті;

— «MPEI» Ұлттық зерттеу университеті (Мәскеу);

— Сколково ғылыми-техникалық институты (Мәскеу);

— Император Николай II Мәскеу мемлекеттік көлік университеті;

— Мәскеу мемлекеттік тамақ өндірісі университеті;

— Мәскеу мемлекеттік орман шаруашылығы университеті;

— Санкт-Петербург мемлекеттік аэроғарыштық аспаптар университеті (SGUAP);

— Санкт-Петербург ақпараттық технологиялар, механика және оптика ұлттық зерттеу университеті (ITMO);

— Магнитогорск мемлекеттік техникалық университеті;

— Омбы мемлекеттік техникалық университеті;

— Саратов мемлекеттік техникалық университеті;

— Иннополис университеті (Татарстан Республикасы);

— Оңтүстік Ресей федералды университеті (Новочеркасск мемлекеттік техникалық университеті).

Ең маңыздысы

Робототехниканың негіздерін білу қарапайым адамдар үшін көп ұзамай пайдалы болуы мүмкін және осы салада маман болу мүмкіндігі өте перспективалы болып көрінеді, сондықтан кем дегенде робототехникада қолыңызды сынап көргеніңіз жөн.