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Wie baut man zu Hause einen Roboter für ein Kind? Kleiner selbstgebauter Roboter Wie man aus Schrott einen Roboter baut.

Wie baut man zu Hause einen Roboter für ein Kind? Kleiner selbstgebauter Roboter Wie man aus Schrott einen Roboter baut.

Heutzutage erinnern sich leider nur wenige Menschen daran, dass es 2005 die Chemical Brothers gab und sie ein wunderbares Video hatten – Believe, in dem eine Roboterhand den Helden des Videos durch die Stadt jagte.

Dann hatte ich einen Traum. Damals unrealistisch, da ich von Elektronik nicht die geringste Ahnung hatte. Aber ich wollte glauben – glauben. 10 Jahre sind vergangen, und erst gestern habe ich es zum ersten Mal geschafft, meinen eigenen Roboterarm zusammenzubauen, ihn in Betrieb zu nehmen, ihn dann zu zerbrechen, zu reparieren und wieder in Betrieb zu nehmen und nebenbei Freunde zu finden und Selbstvertrauen zu gewinnen in meinen eigenen Fähigkeiten.

Achtung, es gibt Spoiler unter dem Schnitt!

Alles begann mit (Hallo, Meister Keith, und vielen Dank, dass Sie mir erlaubt haben, auf Ihrem Blog zu schreiben!), das fast sofort nach diesem Artikel über Habré gefunden und ausgewählt wurde. Auf der Website heißt es, dass sogar ein 8-jähriges Kind einen Roboter zusammenbauen kann – warum bin ich schlechter? Ich versuche es gerade auf die gleiche Weise.

Zuerst herrschte Paranoia

Da ich ein echter Paranoiker bin, werde ich sofort die Bedenken äußern, die ich ursprünglich gegenüber dem Designer hatte. In meiner Kindheit gab es zuerst gute sowjetische Designer, dann chinesisches Spielzeug, das in meinen Händen zerfiel ... und dann endete meine Kindheit :(

Was dem Spielzeug im Gedächtnis geblieben ist, ist daher:

  • Wird das Plastik in Ihren Händen brechen und zerbröckeln?
  • Passen die Teile locker?
  • Werden im Set nicht alle Teile enthalten sein?
  • Wird die zusammengebaute Struktur zerbrechlich und kurzlebig sein?
Und zum Schluss noch eine Lektion, die man von sowjetischen Designern gelernt hat:
  • Einige Teile müssen mit einer Feile nachbearbeitet werden.
  • Und einige Teile werden einfach nicht im Set enthalten sein
  • Und ein anderer Teil wird zunächst nicht funktionieren, er muss geändert werden
Was soll ich jetzt sagen: Nicht umsonst an mein Lieblingsvideo Believe Protagonist sieht Ängste, wo keine sind. Keine der Befürchtungen hat sich bewahrheitet: Es waren genau so viele Details wie nötig, alle passten meiner Meinung nach perfekt zusammen, was die Stimmung im weiteren Verlauf der Arbeit enorm hob.

Die Details des Designers passen nicht nur perfekt zusammen, sondern auch die Tatsache, dass Die Details sind kaum zu verwechseln. Stimmt, mit deutscher Pedanterie die Schöpfer Legen Sie genau so viele Schrauben beiseite wie nötig Daher ist es unerwünscht, beim Zusammenbau des Roboters Schrauben auf dem Boden zu verlieren oder zu verwechseln, „was wohin gehört“.

Technische Eigenschaften:

Länge: 228 mm
Höhe: 380 mm
Breite: 160 mm
Montagegewicht: 658 gr.

Ernährung: 4 D-Batterien
Gewicht der gehobenen Gegenstände: bis zu 100 g
Hintergrundbeleuchtung: 1 LED
Steuerungstyp: kabelgebundene Fernbedienung
Geschätzte Bauzeit: 6 Stunden
Bewegung: 5 Bürstenmotoren
Schutz der Struktur beim Umzug: Ratsche

Mobilität:
Erfassungsmechanismus: 0-1,77""
Handgelenkbewegung: innerhalb von 120 Grad
Ellenbogenbewegung: innerhalb von 300 Grad
Schulterbewegung: innerhalb von 180 Grad
Rotation auf der Plattform: innerhalb von 270 Grad

Du wirst brauchen:

  • extra lange Zange (ohne geht es nicht)
  • Seitenschneider (kann durch ein Papiermesser, eine Schere ersetzt werden)
  • Kreuzschlitzschraubendreher
  • 4 D-Batterien

Wichtig! Über kleine Details

Apropos „Rädchen“. Wenn Sie auf ein ähnliches Problem gestoßen sind und wissen, wie Sie die Montage noch komfortabler gestalten können, freuen wir uns über die Kommentare. Im Moment teile ich meine Erfahrungen.

Bolzen und Schrauben mit gleicher Funktion, aber unterschiedlicher Länge sind in der Anleitung deutlich angegeben, z. B. auf mittleres Foto Unten sehen wir die Schrauben P11 und P13. Oder vielleicht P14 – nun ja, das heißt, ich verwirre sie wieder einmal. =)

Man kann sie unterscheiden: Die Anleitung gibt an, welches wie viele Millimeter hat. Aber erstens sitzt man nicht mit einem Messschieber da (vor allem, wenn man 8 Jahre alt ist und/oder einfach keinen hat), und zweitens kann man sie letztlich nur unterscheiden, wenn man sie daneben stellt einander, was vielleicht nicht sofort passiert, kam mir in den Sinn (ist mir nicht in den Sinn gekommen, hehe).

Deshalb warne ich Sie im Voraus, wenn Sie sich dazu entschließen, diesen oder einen ähnlichen Roboter selbst zu bauen. Hier ist ein Hinweis:

  • oder schauen Sie sich die Befestigungselemente vorab genauer an;
  • Oder kaufen Sie sich weitere kleine Schrauben, selbstschneidende Schrauben und Bolzen, um sich keine Sorgen zu machen.

Werfen Sie außerdem niemals etwas weg, bevor Sie mit dem Zusammenbau fertig sind. Auf dem unteren Foto in der Mitte befindet sich zwischen zwei Körperteilen des „Kopfes“ des Roboters ein kleiner Ring, der zusammen mit anderen „Abfällen“ fast im Müll gelandet wäre. Und das ist übrigens eine Halterung für eine LED-Taschenlampe im „Kopf“ des Greifmechanismus.

Build-Prozess

Dem Roboter liegt eine Anleitung ohne unnötige Worte bei – nur Bilder und klar katalogisierte und beschriftete Teile.

Die Teile lassen sich recht leicht abbeißen und müssen nicht gereinigt werden, aber mir gefiel die Idee, jedes Teil mit einem Pappmesser und einer Schere zu bearbeiten, obwohl dies nicht notwendig ist.

Der Aufbau beginnt mit vier der fünf mitgelieferten Motoren, deren Zusammenbau eine wahre Freude ist: Ich liebe Getriebemechanismen einfach.

Wir fanden die Motoren ordentlich verpackt und „klebten“ aneinander – machen Sie sich bereit, die Frage des Kindes zu beantworten, warum Kommutatormotoren magnetisch sind (Sie können dies sofort in den Kommentaren tun! :)

Wichtig: in 3 von 5 Motorgehäusen, die Sie benötigen Die Muttern an den Seiten versenken- In Zukunft werden wir die Körper beim Zusammenbau des Arms darauf platzieren. Seitenmuttern werden nicht nur im Motor benötigt, der die Basis der Plattform bildet, sondern um sich später nicht daran zu erinnern, welcher Körper wohin gehört, ist es besser, die Muttern in jedem der vier gelben Körper gleichzeitig zu vergraben. Nur für diesen Vorgang benötigen Sie eine Zange, sie wird später nicht mehr benötigt.

Nach ca. 30-40 Minuten war jeder der 4 Motoren mit einem eigenen Getriebe und Gehäuse ausgestattet. Alles zusammenzustellen ist nicht schwieriger als das Zusammenstellen einer Kinderüberraschung in der Kindheit, nur viel interessanter. Frage zur Pflege anhand des Fotos oben: Drei der vier Abtriebsräder sind schwarz, wo ist das weiße? Aus seinem Gehäuse sollten blaue und schwarze Drähte herauskommen. Es steht alles in der Anleitung, aber ich denke, es lohnt sich, noch einmal darauf zu achten.

Nachdem Sie alle Motoren außer dem „Kopf“ in Ihren Händen haben, beginnen Sie mit dem Zusammenbau der Plattform, auf der unser Roboter stehen wird. Zu diesem Zeitpunkt wurde mir klar, dass ich mit Schrauben und Schrauben vorsichtiger umgehen musste: Wie Sie auf dem Foto oben sehen können, fehlten mir zwei Schrauben, um die Motoren mithilfe der Seitenmuttern aneinander zu befestigen – sie waren bereits vorhanden in die Tiefe der bereits montierten Plattform eingeschraubt. Ich musste improvisieren.

Sobald die Plattform und der Hauptteil des Arms zusammengebaut sind, werden Sie in der Anleitung dazu aufgefordert, mit dem Zusammenbau des Greifmechanismus fortzufahren, der voller Kleinteile und beweglicher Teile ist – der spaßige Teil!

Aber ich muss sagen, dass hier die Spoiler enden und das Video beginnt, da ich zu einem Treffen mit einem Freund musste und den Roboter mitnehmen musste, was ich nicht rechtzeitig fertigstellen konnte.

Wie man mit Hilfe eines Roboters zum Mittelpunkt der Party wird

Leicht! Als wir gemeinsam weiter zusammenbauten, war klar: Den Roboter selbst zusammenbauen – Sehr Hübsch. Die gemeinsame Arbeit an einem Design ist doppelt angenehm. Daher kann ich dieses Set mit gutem Gewissen allen empfehlen, die nicht in einem Café sitzen und langweilige Gespräche führen, sondern Freunde treffen und eine gute Zeit haben möchten. Darüber hinaus scheint es mir, dass Teambuilding mit einem solchen Set – zum Beispiel die Zusammenstellung von zwei Teams aus Gründen der Geschwindigkeit – fast eine Win-Win-Option ist.

Der Roboter erwachte in unseren Händen zum Leben, sobald wir mit dem Zusammenbau fertig waren. Leider kann ich Ihnen unsere Freude nicht in Worte fassen, aber ich denke, dass mich viele hier verstehen werden. Wenn eine von Ihnen selbst zusammengestellte Struktur plötzlich ein erfülltes Leben führt, ist das ein Nervenkitzel!

Wir merkten, dass wir schrecklich hungrig waren und gingen essen. Es war nicht mehr weit, also trugen wir den Roboter in unseren Händen. Und dann erwartete uns noch eine angenehme Überraschung: Robotik ist nicht nur spannend. Es bringt die Menschen auch näher zusammen. Sobald wir uns an den Tisch setzten, waren wir von Menschen umgeben, die den Roboter kennenlernen und selbst einen bauen wollten. Am liebsten begrüßten die Kinder den Roboter „bei den Tentakeln“, weil er sich wirklich so verhält, als wäre er lebendig, und vor allem ist es eine Hand! In einem Wort, Die Grundprinzipien der Animatronik wurden von den Benutzern intuitiv beherrscht. So sah es aus:

Fehlerbehebung

Als ich nach Hause zurückkehrte, erwartete mich eine unangenehme Überraschung, und es ist gut, dass dies vor der Veröffentlichung dieser Rezension geschah, denn jetzt besprechen wir sofort die Fehlerbehebung.

Nachdem wir beschlossen hatten, den Arm mit maximaler Amplitude zu bewegen, gelang es uns, ein charakteristisches Knistern und einen Funktionsausfall des motorischen Mechanismus im Ellenbogen zu erzielen. Zuerst hat mich das verärgert: Nun ja, es ist ein neues Spielzeug, gerade zusammengebaut, und es funktioniert nicht mehr.

Aber dann dämmerte es mir: Wenn man es einfach selbst sammelte, welchen Sinn hatte es dann? =) Ich kenne die Zahnräder im Inneren des Gehäuses sehr gut, und um zu verstehen, ob der Motor selbst kaputt ist oder ob das Gehäuse einfach nicht gut genug befestigt war, können Sie es laden, ohne den Motor von der Platine zu entfernen, und sehen, ob das funktioniert Klicken geht weiter.

Hier habe ich es geschafft, mich zu fühlen hiermit Robo-Meister!

Nach sorgfältiger Demontage des „Ellenbogengelenks“ konnte festgestellt werden, dass der Motor ohne Last reibungslos läuft. Das Gehäuse zerfiel, eine der Schrauben fiel hinein (weil sie vom Motor magnetisiert wurde), und wenn wir den Betrieb fortgesetzt hätten, wären die Zahnräder beschädigt worden – beim Zerlegen wurde ein charakteristisches „Pulver“ aus abgenutztem Kunststoff gefunden auf sie.

Sehr praktisch ist, dass der Roboter nicht komplett zerlegt werden musste. Und es ist wirklich cool, dass die Panne auf eine nicht ganz genaue Montage an dieser Stelle zurückzuführen ist und nicht auf irgendwelche Fabrikschwierigkeiten: Sie wurden in meinem Bausatz überhaupt nicht gefunden.

Beratung: Halten Sie zum ersten Mal nach der Montage einen Schraubenzieher und eine Zange bereit – sie können sich als nützlich erweisen.

Was kann dank dieses Sets gelehrt werden?

Selbstvertrauen!

Ich habe nicht nur gefunden gemeinsame Themen absolut zu kommunizieren Fremde, aber ich habe es auch geschafft, das Spielzeug nicht nur selbst zusammenzubauen, sondern auch zu reparieren! Deshalb habe ich keinen Zweifel: Mit meinem Roboter wird immer alles in Ordnung sein. Und das ist ein sehr angenehmes Gefühl, wenn es um die Lieblingssachen geht.

Wir leben in einer Welt, in der wir schrecklich abhängig sind von Verkäufern, Lieferanten, Servicemitarbeitern und der Verfügbarkeit von Freizeit und Geld. Wenn Sie wissen, wie man fast nichts macht, müssen Sie für alles bezahlen und höchstwahrscheinlich zu viel bezahlen. Die Fähigkeit, ein Spielzeug selbst zu reparieren, weil man weiß, wie jedes Teil davon funktioniert, ist unbezahlbar. Lassen Sie das Kind so viel Selbstvertrauen haben.

Ergebnisse

Was mir gefallen hat:
  • Der gemäß den Anweisungen zusammengebaute Roboter erforderte kein Debuggen und startete sofort
  • Die Details sind kaum zu verwechseln
  • Strenge Katalogisierung und Verfügbarkeit von Teilen
  • Anweisungen, die Sie nicht lesen müssen (nur Bilder)
  • Keine nennenswerten Rückschläge und Lücken in den Strukturen
  • Einfache Montage
  • Einfache Vorbeugung und Reparatur
  • Zu guter Letzt: Sie bauen Ihr Spielzeug selbst zusammen, philippinische Kinder arbeiten nicht für Sie
Was brauchst du noch:
  • Noch Befestigungselemente, Aktie
  • Teile und Ersatzteile dafür, damit diese bei Bedarf ausgetauscht werden können
  • Mehr Roboter, anders und komplexer
  • Ideen, was verbessert/hinzugefügt/entfernt werden kann – kurz gesagt, das Spiel endet nicht mit dem Zusammenbau! Ich möchte unbedingt, dass es weitergeht!
Urteil:

Aus diesem Baukasten einen Roboter zusammenzubauen ist nicht schwieriger als ein Puzzle oder eine Kinderüberraschung, nur das Ergebnis ist viel größer und hat bei uns und unseren Mitmenschen einen Sturm der Emotionen ausgelöst. Tolles Set, danke

Baue einen Roboter sehr einfach Lassen Sie uns herausfinden, was dazu nötig ist Erstelle einen Roboter zu Hause, um die Grundlagen der Robotik zu verstehen.

Nachdem Sie genügend Filme über Roboter gesehen haben, wollten Sie sicherlich schon oft Ihren eigenen Kampfkameraden bauen, wussten aber nicht, wo Sie anfangen sollten. Natürlich können Sie keinen zweibeinigen Terminator bauen, aber das ist nicht das, was wir erreichen wollen. Sammeln einfacher Roboter Jeder, der weiß, wie man einen Lötkolben richtig in den Händen hält, kann es und es erfordert keine tiefen Kenntnisse, obwohl es nicht schaden wird. Amateurrobotik unterscheidet sich nicht wesentlich vom Schaltungsdesign, ist nur viel interessanter, da sie auch Bereiche wie Mechanik und Programmierung umfasst. Alle Komponenten sind leicht erhältlich und nicht so teuer. Der Fortschritt steht also nicht still und wir werden ihn zu unserem Vorteil nutzen.

Einführung

Also. Was ist ein Roboter? In den meisten Fällen handelt es sich dabei um ein automatisches Gerät, das auf alle Aktionen reagiert Umfeld. Roboter können von Menschen gesteuert werden oder vorprogrammierte Aktionen ausführen. Typischerweise ist der Roboter mit einer Vielzahl von Sensoren (Abstand, Drehwinkel, Beschleunigung), Videokameras und Manipulatoren ausgestattet. Der elektronische Teil des Roboters besteht aus einem Mikrocontroller (MC) – einem Mikroschaltkreis, der einen Prozessor, einen Taktgenerator, verschiedene Peripheriegeräte, RAM und Permanentspeicher enthält. Es gibt weltweit eine Vielzahl unterschiedlicher Mikrocontroller für unterschiedliche Anwendungen, auf deren Basis man leistungsstarke Roboter zusammenbauen kann. Für Amateurbauten Breite Anwendung AVR-Mikrocontroller gefunden. Sie sind bei weitem am zugänglichsten und im Internet finden Sie viele Beispiele, die auf diesen MKs basieren. Um mit Mikrocontrollern arbeiten zu können, müssen Sie in Assembler oder C programmieren können und über Grundkenntnisse in digitaler und analoger Elektronik verfügen. In unserem Projekt werden wir C verwenden. Die Programmierung für MK unterscheidet sich nicht wesentlich von der Programmierung auf einem Computer, die Syntax der Sprache ist dieselbe, die meisten Funktionen unterscheiden sich praktisch nicht und neue sind recht einfach zu erlernen und bequem zu verwenden.

Was brauchen wir

Zunächst wird unser Roboter in der Lage sein, Hindernissen einfach auszuweichen, also das normale Verhalten der meisten Tiere in der Natur zu wiederholen. Alles, was wir brauchen, um einen solchen Roboter zu bauen, finden wir im Radiofachhandel. Lassen Sie uns entscheiden, wie sich unser Roboter bewegen wird. Die erfolgreichsten Ketten halte ich für die, die in Panzern verwendet werden; das sind die meisten bequeme Lösung, weil die Ketten eine größere Manövrierfähigkeit haben als die Räder des Autos und bequemer zu steuern sind (zum Wenden reicht es aus, die Ketten in verschiedene Richtungen zu drehen). Daher benötigen Sie einen Spielzeugpanzer, dessen Ketten sich unabhängig voneinander drehen. Sie können einen in jedem Spielzeugladen zu einem vernünftigen Preis kaufen. Von diesem Panzer benötigen Sie lediglich eine Plattform mit Gleisen und Motoren mit Getrieben, den Rest können Sie bedenkenlos abschrauben und wegwerfen. Wir brauchen auch einen Mikrocontroller, meine Wahl fiel auf ATmega16 – er verfügt über genügend Anschlüsse zum Anschluss von Sensoren und Peripheriegeräten und ist im Allgemeinen recht praktisch. Sie müssen außerdem einige Funkkomponenten, einen Lötkolben und ein Multimeter kaufen.

Mit MK ein Board erstellen

In unserem Fall übernimmt der Mikrocontroller die Funktionen des Gehirns, aber wir beginnen nicht damit, sondern damit, das Gehirn des Roboters mit Strom zu versorgen. Richtige Ernährung- eine Garantie für Gesundheit, also beginnen wir damit, wie wir unseren Roboter richtig füttern, denn hier machen unerfahrene Roboterbauer normalerweise Fehler. Und damit unser Roboter normal funktioniert, müssen wir einen Spannungsstabilisator verwenden. Ich bevorzuge den L7805-Chip – er ist darauf ausgelegt, eine stabile Ausgangsspannung von 5 V zu erzeugen, was unser Mikrocontroller benötigt. Da der Spannungsabfall an dieser Mikroschaltung jedoch etwa 2,5 V beträgt, müssen ihr mindestens 7,5 V zugeführt werden. Zusammen mit diesem Stabilisator werden Elektrolytkondensatoren verwendet, um Spannungswelligkeiten zu glätten, und zum Schutz vor Verpolung ist unbedingt eine Diode in den Stromkreis eingebaut.

Jetzt können wir zu unserem Mikrocontroller übergehen. Das Gehäuse des MK ist DIP (bequemer zu löten) und hat vierzig Pins. An Bord sind ein ADC, PWM, USART und vieles mehr, das wir vorerst nicht nutzen werden. Schauen wir uns einige wichtige Knoten an. Der RESET-Pin (9. Zweig des MK) wird durch den Widerstand R1 auf das „Plus“ der Stromquelle gezogen – das muss gemacht werden! Andernfalls könnte Ihr MK unbeabsichtigt zurückgesetzt werden oder, einfacher ausgedrückt, einen Fehler verursachen. Eine weitere wünschenswerte, aber nicht zwingende Maßnahme besteht darin, RESET über den Keramikkondensator C1 mit Masse zu verbinden. Im Diagramm ist auch ein 1000 uF-Elektrolyt zu sehen, der Spannungseinbrüche bei laufenden Motoren verhindert, was sich auch positiv auf die Funktion des Mikrocontrollers auswirkt. Der Quarzresonator X1 und die Kondensatoren C2, C3 sollten so nah wie möglich an den Pins XTAL1 und XTAL2 liegen.

Ich werde nicht darüber sprechen, wie man MK flasht, da Sie im Internet darüber lesen können. Wir werden das Programm in C schreiben; als Programmierumgebung habe ich CodeVisionAVR gewählt. Dies ist eine recht benutzerfreundliche Umgebung und ist für Anfänger nützlich, da sie über einen integrierten Assistenten zur Codeerstellung verfügt.

Motorsteuerung

Eine ebenso wichtige Komponente unseres Roboters ist der Motortreiber, der uns die Steuerung erleichtert. Niemals und unter keinen Umständen dürfen Motoren direkt an die MK angeschlossen werden! Im Allgemeinen können leistungsstarke Lasten nicht direkt vom Mikrocontroller aus gesteuert werden, da dieser sonst durchbrennt. Verwenden Sie Schlüsseltransistoren. Für unseren Fall gibt es einen speziellen Chip – L293D. Versuchen Sie bei solch einfachen Projekten immer, diesen speziellen Chip mit dem „D“-Index zu verwenden, da dieser über eingebaute Dioden zum Überlastschutz verfügt. Diese Mikroschaltung ist sehr einfach zu steuern und im Radiofachhandel leicht zu bekommen. Es ist in zwei Paketen erhältlich: DIP und SOIC. Aufgrund der einfachen Montage auf der Platine verwenden wir DIP im Paket. L293D verfügt über eine separate Stromversorgung für Motoren und Logik. Daher versorgen wir die Mikroschaltung selbst über den Stabilisator (VSS-Eingang) und die Motoren direkt über die Batterien (VS-Eingang). Der L293D hält einer Belastung von 600 mA pro Kanal stand und verfügt über zwei dieser Kanäle, d. h. es können zwei Motoren an einen Chip angeschlossen werden. Aber um auf der sicheren Seite zu sein, werden wir die Kanäle zusammenfassen und dann für jede Engine ein Mikro benötigen. Daraus folgt, dass der L293D 1,2 A aushalten kann. Um dies zu erreichen, müssen Sie die Micra-Beine kombinieren, wie in der Abbildung gezeigt. Der Chip funktioniert auf die folgende Weise: Wenn eine logische „0“ an IN1 und IN2 und eine logische Eins an IN3 und IN4 angelegt wird, dreht sich der Motor in eine Richtung, und wenn die Signale invertiert werden und eine logische Null angelegt wird, startet der Motor in die andere Richtung drehen. Die Pins EN1 und EN2 sind für das Einschalten jedes Kanals verantwortlich. Wir verbinden sie und verbinden sie mit dem „Plus“ der Stromversorgung vom Stabilisator. Da sich die Mikroschaltung im Betrieb erwärmt und die Installation von Heizkörpern in solchen Gehäusen problematisch ist, erfolgt die Wärmeableitung über GND-Beine – besser ist es, sie auf einem breiten Kontaktpad anzulöten. Das ist alles, was Sie zum ersten Mal über Lokführer wissen müssen.

Hindernissensoren

Damit unser Roboter navigieren kann und nicht überall zusammenstößt, werden wir zwei installieren Infrarotsensor. Am meisten der einfachste Sensor besteht aus einer IR-Diode, die im Infrarotspektrum emittiert, und einem Fototransistor, der das Signal von der IR-Diode empfängt. Das Prinzip ist folgendes: Wenn sich vor dem Sensor kein Hindernis befindet, treffen die IR-Strahlen nicht auf den Fototransistor und dieser öffnet sich nicht. Befindet sich vor dem Sensor ein Hindernis, werden die Strahlen von diesem reflektiert und treffen auf den Transistor – dieser öffnet und Strom beginnt zu fließen. Der Nachteil solcher Sensoren besteht darin, dass sie unterschiedlich reagieren können verschiedene Oberflächen und sind nicht vor Störungen geschützt – der Sensor kann versehentlich durch Fremdsignale von anderen Geräten ausgelöst werden. Das Modulieren des Signals kann Sie vor Störungen schützen, aber damit beschäftigen wir uns vorerst nicht. Für den Anfang reicht das.


Roboter-Firmware

Um den Roboter zum Leben zu erwecken, müssen Sie eine Firmware dafür schreiben, also ein Programm, das Messwerte von Sensoren erfasst und die Motoren steuert. Mein Programm ist das einfachste, es enthält keine komplexe Strukturen und jeder wird es verstehen. Die nächsten beiden Zeilen enthalten Header-Dateien für unseren Mikrocontroller und Befehle zum Erzeugen von Verzögerungen:

#enthalten
#enthalten

Die folgenden Zeilen sind bedingt, da die PORTC-Werte davon abhängen, wie Sie den Motortreiber an Ihren Mikrocontroller angeschlossen haben:

PORTC.0 = 1; PORTC.1 = 0; PORTC.2 = 1; PORTC.3 = 0; Der Wert 0xFF bedeutet, dass die Ausgabe log erfolgt. „1“ und 0x00 ist log. „0“. Mit der folgenden Konstruktion prüfen wir, ob sich vor dem Roboter ein Hindernis befindet und auf welcher Seite es sich befindet: if (!(PINB & (1<

Wenn Licht von einer IR-Diode auf den Fototransistor trifft, wird ein Protokoll auf dem Mikrocontroller-Bein installiert. „0“ und der Roboter beginnt, sich rückwärts zu bewegen, um sich vom Hindernis zu entfernen, dreht sich dann um, um nicht erneut mit dem Hindernis zu kollidieren, und bewegt sich dann wieder vorwärts. Da wir über zwei Sensoren verfügen, prüfen wir zweimal, ob ein Hindernis vorhanden ist – rechts und links – und können so herausfinden, auf welcher Seite sich das Hindernis befindet. Der Befehl „delay_ms(1000)“ gibt an, dass eine Sekunde vergeht, bevor der nächste Befehl ausgeführt wird.

Abschluss

Ich habe die meisten Aspekte behandelt, die Ihnen beim Bau Ihres ersten Roboters helfen werden. Aber die Robotik endet hier nicht. Wenn Sie diesen Roboter zusammenbauen, haben Sie viele Möglichkeiten, ihn zu erweitern. Sie können den Algorithmus des Roboters verbessern, z. B. was zu tun ist, wenn sich das Hindernis nicht auf einer Seite, sondern direkt vor dem Roboter befindet. Es würde auch nicht schaden, einen Encoder zu installieren – ein einfaches Gerät, das Ihnen hilft, Ihren Roboter genau zu positionieren und seinen Standort im Raum zu ermitteln. Aus Gründen der Übersichtlichkeit ist es möglich, ein Farb- oder Monochrom-Display zu installieren, das nützliche Informationen anzeigen kann – Akkuladestand, Entfernung zu Hindernissen, verschiedene Debugging-Informationen. Es würde nicht schaden, die Sensoren zu verbessern – TSOPs (das sind IR-Empfänger, die nur ein Signal einer bestimmten Frequenz wahrnehmen) anstelle herkömmlicher Fototransistoren zu installieren. Neben Infrarotsensoren gibt es Ultraschallsensoren, die teurer sind und auch ihre Nachteile haben, aber in letzter Zeit bei Roboterbauern immer beliebter werden. Damit der Roboter auf Geräusche reagieren kann, empfiehlt es sich, Mikrofone mit Verstärker zu installieren. Aber was ich wirklich interessant finde, ist die Installation der Kamera und die Programmierung der darauf basierenden Bildverarbeitung. Es gibt eine Reihe spezieller OpenCV-Bibliotheken, mit denen Sie Gesichtserkennung, Bewegung nach farbigen Beacons und viele andere interessante Dinge programmieren können. Es hängt alles nur von Ihrer Vorstellungskraft und Ihren Fähigkeiten ab.

Liste der Komponenten:

    ATmega16 im DIP-40-Gehäuse

    L7805 im TO-220-Gehäuse

    L293D im DIP-16-Gehäuse x2 Stk.

    Widerstände mit einer Leistung von 0,25 W mit Nennwerten: 10 kOhm x 1 Stk., 220 Ohm x 4 Stk.

    Keramikkondensatoren: 0,1 µF, 1 µF, 22 pF

    Elektrolytkondensatoren: 1000 µF x 16 V, 220 µF x 16 V x 2 Stk.

    Diode 1N4001 oder 1N4004

    16 MHz Quarzresonator

    IR-Dioden: Zwei davon reichen aus.

    Fototransistoren, auch alle, die jedoch nur auf die Wellenlänge von Infrarotstrahlen reagieren

Firmware-Code:

/************************************************ * *** Firmware für den Roboter MK-Typ: ATmega16 Taktfrequenz: 16.000000 MHz Sollte Ihre Quarzfrequenz anders sein, dann muss dies in den Umgebungseinstellungen angegeben werden: Projekt -> Konfigurieren -> Registerkarte "C-Compiler" ****** ***********************************************/ #enthalten #enthalten void main(void) ( //Konfigurieren Sie die Eingangsports //Über diese Ports empfangen wir Signale von Sensoren DDRB=0x00; //Schalten Sie die Pull-up-Widerstände ein PORTB=0xFF; //Konfigurieren Sie die Ausgangsports //Über diese Ports Wir steuern DDRC-Motoren =0xFF; //Hauptschleife des Programms. Hier lesen wir die Werte von den Sensoren //und steuern die Motoren, während (1) ( //Vorwärts gehen PORTC.0 = 1; PORTC. 1 = 0; PORTC.2 = 1; PORTC.3 = 0; if (!(PINB & (1<Über meinen Roboter

Im Moment ist mein Roboter fast fertig.


Es ist mit einer drahtlosen Kamera, einem Abstandssensor (sowohl die Kamera als auch dieser Sensor sind auf einem rotierenden Turm installiert), einem Hindernissensor, einem Encoder, einem Signalempfänger von der Fernbedienung und einer RS-232-Schnittstelle zum Anschluss an a ausgestattet Computer. Er arbeitet in zwei Modi: autonom und manuell (empfängt Steuersignale von der Fernbedienung). Die Kamera kann auch aus der Ferne oder vom Roboter selbst ein- und ausgeschaltet werden, um Batteriestrom zu sparen. Ich schreibe Firmware für die Wohnungssicherheit (Bilder auf einen Computer übertragen, Bewegungen erkennen, auf dem Gelände herumlaufen).

Eine der sehr zeitaufwändigen und spannenden Aktivitäten ist der Bau eines eigenen Roboters.

Jeder, vom Teenager bis zum Erwachsenen, träumt davon, entweder einen kleinen und niedlichen oder einen großen und multifunktionalen Roboter zu bauen, denn es gibt so viele verschiedene Modifikationen der Robotik wie es Menschen gibt. Möchten Sie einen Roboter bauen?

Vor einem so ernsten Projekt sollten Sie sich zunächst von Ihren Fähigkeiten überzeugen. Der Bau eines Roboters ist nicht die billigste oder einfachste Sache. Überlegen Sie, welche Art von Roboter Sie bauen möchten, welche Funktionen er erfüllen soll. Vielleicht soll es nur ein dekorativer Roboter sein, der aus alten Teilen hergestellt wird, oder es wird ein voll funktionsfähiger Roboter mit komplexen, beweglichen Mechanismen sein.

Ich habe viele Handwerker getroffen, die dekorative Roboter aus alten, abgenutzten Mechanismen wie Uhren, Weckern, Fernsehern, Bügeleisen, Fahrrädern, Computern und sogar Autos herstellen. Diese Roboter sind einfach aus Schönheitsgründen gemacht; sie hinterlassen in der Regel sehr lebendige Eindrücke, vor allem Kinder mögen sie. Jugendliche interessieren sich im Allgemeinen für Roboter als etwas Mysteriöses, noch Unbekanntes.

Teile von Dekorationsrobotern werden auf unterschiedliche Weise befestigt: durch Kleben, Schweißen und Schrauben. Bei einer solchen Aktivität gibt es keine unnötigen Teile; es werden alle Details verwendet, von der kleinen Feder bis zum größten Bolzen. Roboter können klein und tischfähig sein, und einige Handwerker schaffen es, dekorative Roboter in Menschengröße herzustellen.

Es ist viel schwieriger und nicht weniger interessant, einen funktionierenden Roboter zu bauen. Der Roboter muss nicht unbedingt wie ein Mensch aussehen, es kann auch eine Blechdose mit Hörnern und Raupen sein :) Hier können Sie Ihrer Fantasie unendlich freien Lauf lassen.

Früher waren Roboter meist mechanisch, alle Bewegungen wurden durch komplexe Mechanismen gesteuert. Heutzutage können die meisten einfachen mechanischen Komponenten durch elektrische Schaltkreise ersetzt werden, und das „Gehirn“ eines Roboters kann nur ein Mikroschaltkreis sein, in den die erforderlichen Daten über einen Computer eingegeben werden.

Heute produziert die Firma Lego spezielle Bausätze für den Bau von Robotern, wobei solche Bausätze teuer und nicht für jedermann erhältlich sind.

Persönlich bin ich daran interessiert, mit meinen eigenen Händen aus Abfallmaterialien einen Roboter zu bauen. Das größte Problem beim Bau ist der Mangel an Elektrokenntnissen. Wenn man mechanisch noch etwas ohne Probleme machen kann, dann ist es bei elektrischen Schaltungen komplizierter; oft ist es notwendig, mehrere verschiedene elektrische Komponenten zu kombinieren, und hier beginnen die Schwierigkeiten, aber das alles kann behoben werden. Beim Bau eines Roboters können Probleme mit Elektromotoren auftreten; gute Motoren sind teuer, man muss altes Spielzeug zerlegen, das ist nicht sehr praktisch. Auch viele Funkkomponenten sind knapp geworden, immer mehr Geräte werden auf komplexen Mikroschaltungen hergestellt, was ernsthafte Kenntnisse erfordert. Trotz aller Schwierigkeiten entwickeln viele von uns weiterhin erstaunliche Roboter für die unterschiedlichsten Zwecke. Roboter können Wäsche waschen, Staub entfernen, zeichnen, Objekte bewegen, uns zum Lachen bringen oder einfach unseren Desktop dekorieren.

Ich werde regelmäßig Fotos meiner neuen Roboter auf der Website veröffentlichen. Wenn Sie sich auch für dieses Thema interessieren, senden Sie unbedingt Ihre Geschichten mit Fotos oder schreiben Sie im Forum über Ihre Erfindungen.

Ein Roboter ist ein unabhängiges und oft autonomes Gerät, das nach einem internen Programm arbeitet. Fast ein Lebewesen, nur mit elektronischem Gehirn. Roboter können viel, aber immer noch nichts weiter als das, was ihr Schöpfer in sie hineingesteckt hat.

Nachdem ich mir viele Videos über Roboter angesehen hatte, beschloss ich, aus einem einfachen Spielzeug selbst einen Roboter zu bauen. Was wird dafür benötigt? Erstens das Spielzeug selbst. (Nehmen Sie es Ihrem Kind weg, bevor es es kaputt macht). Das Spielzeug selbst bestimmt, wie der Roboter aussehen wird und was er kann. Ich habe einen einfachen ferngesteuerten Traktor King Force 300 genommen (bei der Herstellung des Roboters kamen keine Kinder zu Schaden)

Natürlich wird es sich dabei nicht um einen menschenähnlichen Roboter handeln, aber der Traktor soll trotzdem selbstständig fahren und trotzdem aus irgendeinem Grund oder ohne Grund freudig quietschen. Video am Ende.
Bei der Auswahl eines Spielzeugs für die Robotisierung ist es wichtig zu klären, wie viele Motoren es auf Rädern hat. Bei einigen günstigen Modellen werden beide Ketten von einem Motor gesteuert, wodurch der Traktor nicht manövrieren kann und das Hin- und Herfahren nicht interessant ist. Die Chinesen haben wie immer eine einmalige Sache gemacht, also musste das Spielzeug für den normalen Betrieb ein wenig funktionieren, danach ist es keine große Sache, es zu robotisieren. Es besteht die Zuversicht, dass sie nicht gleich die Räder abwerfen, sondern zur Freude von mir und den Kindern ein wenig reisen wird.

Wer zum Reiten geboren ist, kann nicht fliegen. Diese. Unser Roboter bewegt sich hin und her, links und rechts. Und als Bonus auch noch den Eimer wichsen. Ursprünglich hatte der King Force 300 auch einen Pflug, aber dieser wurde vom gleichen Motor wie die Schaufel angetrieben und nahm auch wertvollen Platz im Heck ein, wo ich einen Infrarot-Stoßfänger anbringen wollte, sodass der Pflug brutal amputiert werden musste. Die Schrauben dienten aber zum Verschrauben des Schalters, was auch gut ist.

Das heißt, es gibt nur drei Motoren in der Maschine und wir müssen zwei Motoren für die Bewegung steuern, die sich jeweils vorwärts und rückwärts drehen müssen, und einen Motor zum Anheben des Eimers, der sich nur in eine Richtung drehen darf.
Wenn Sie den Motor ein- und ausschalten müssen, können Sie dies einfach mit einem leistungsstarken Transistor tun. Wenn Sie jedoch die Polarität ändern müssen, können Sie auf eine spezielle Schaltung nicht verzichten. Implementieren Sie die sogenannte H-Brücke entweder selbst oder kaufen Sie einen fertigen Motortreiber.
In den Ersatzteillagern für Roboter gibt es zahlreiche vorgefertigte Platinen (Schilde), die gekauft und schnell zu einem einzigen Gerät zusammengebaut werden können. Hier muss jedoch ein Gleichgewicht zwischen Preis und Arbeitsintensität bei der Herstellung einer solchen Platine gefunden werden.

Anstatt einen Infrarotsensor für etwa 500 Rubel zu kaufen, können Sie ein paar Transistoren und LEDs auf ein einfaches Steckbrett löten und erhalten das Gleiche nur zehnmal günstiger, insbesondere wenn Sie mehrere Sensoren herstellen möchten. Am Ende kaufte ich diesen Motortreiber und diesen Ultraschall-Entfernungsmesser HC-SR04 und lötete die Hauptplatine und den Infrarot-Stoßfänger des Roboters auf ein einfaches Steckbrett, nur mit Verkabelung, ohne Eisenchlorid-Ätzung usw. Freuden. Lediglich zum Löten der Chippads muss der Lötkolben eine dünne Spitze haben. Zuerst wollte ich ein lötfreies Steckbrett verwenden, entschied mich aber trotzdem, es zu löten, damit die Drähte seltener abfallen.
Für die Verkabelung einer solchen Platine eignen sich übrigens hervorragend Twisted-Pair-Drähte. Kupfer, mäßig hart und gut zum Löten geeignet. Ich denke, jeder hat für diese Art von Unterhaltung ein oder zwei Meter Twisted-Pair-Kabel übrig. Ich habe kein fertiges Motherboard genommen, um Platz im Traktor zu sparen. Da da nicht viel Platz ist, habe ich es selbst so unvorsichtig wie möglich abgelötet. Das herzzerreißende Spektakel der vertauschten Leitungen ist im Video zu sehen. Dabei stellte sich heraus, dass sich auch die Leitungen gegenseitig stören, insbesondere jene, die zu den Motoren führen.
Um das Gerät montieren und demontieren zu können, mussten wir alle Sensoren an den Anschlüssen anfertigen.

Die Hauptfrage bleibt – nach dem Gehirn des Roboters. Alle diese Motoren müssen irgendwie gesteuert werden. Der Computer ist zu groß und passt nicht in den Traktor. Deshalb wählen wir die einfachste Möglichkeit. Einer der Arduino-Klone. Es gibt viele verschiedene in Preis und Größe. Obwohl dies nicht der beste Controller ist, ist er nicht der schnellste und verfügt nicht über allzu viele Funktionen, er ist einfach zu programmieren, es gibt viele Beispiele dafür, wie man was macht, es gibt vorgefertigte Bibliotheken für die Arbeit mit einem Entfernungsmesser und ein Infrarotempfänger, für unsere Aufgabe reicht also Arduino völlig aus.
Arduino Nano ist eine sehr kompakte Option für den Einbau in einen Traktor. Ich hatte einen Klon von Carduino Nano V.7, also habe ich ihn verwendet. Dieses Board hat übrigens eine Funktion – einen SPK-Ausgang, an den Sie unseren Eimer direkt anschließen können, ohne Motortreiber und zusätzliche Transistoren. Darüber hinaus ist es intern über einen Transistor mit dem 11. digitalen Port verbunden. Schauen Sie sich also das Diagramm an, der Transistor ist außen gezeichnet, aber tatsächlich ist der Motor an den Ausgang des SPK angeschlossen und verwendet den internen Transistor.

Ernährung. Arduino wird mit +5 Volt betrieben. Unsere Motoren nehmen etwas um die 6 Volt wahr, um ganz genau zu sein, wir haben vier AA-Batterien in der Fernbedienung, die jeweils 1,5 Volt haben, ich habe keine zusätzlichen Stromkreise gesehen, daher werden den Motoren direkt 6 Volt zugeführt - das ist Gut, weil es nicht notwendig ist, die Spannung der Batterien zu verringern oder zu erhöhen. Ich habe vor, die Schaltung mit vier Batterien zu versorgen. Sie betragen 1,2 Volt, daher gehen am Ende 4,8 Volt in den Stromkreis – genug, um den Arduino ohne zusätzliche Stabilisatoren und Begrenzer normal mit Strom zu versorgen, es funktioniert auch für Motoren.

Zur einfachen Steuerung habe ich einen Infrarot-Strahlungsempfänger angeschlossen; tatsächlich verfügt der Traktor jetzt über eine Infrarot-Fernbedienung und eine Reihe von Tasten.

Ich habe alle möglichen Kämme, Batteriefächer und Kondensatoren-Widerstände in einem Chip-Dip gekauft. Wenn Sie online bestellen, ist der Preis im Allgemeinen normal, aber die Einzelhandelspreise dort sind absolut verrückt. Aber Sie können fast alle Teile an einem Ort kaufen. Und hier habe ich ein Steckbrett gekauft.
Und noch ein paar Details.

Nach dem Entlöten bestand das Hauptproblem darin, dass der Arduino sehr empfindlich gegenüber Störungen ist. Da es sich bei den Motoren eindeutig um Bürstenmotoren handelt, die im Betrieb starke Störungen verursachen, mussten wir, wo immer möglich, zusätzlich eine Vielzahl von 0,1 µF-Kondensatoren einlöten. Gleichzeitig hatte der Schaufelmotor großen Einfluss auf den Entfernungsmesser; wir mussten zusätzlich zu den Kondensatoren sogar eine zusätzliche Filterspule am Schaufelmotor (aus einer durchgebrannten Energiesparlampe herausgelötet) und am Entfernungsmesser installieren , setzen Sie einen Ferritfilter auf das Stromkabel. Ich hatte zunächst die Idee, den Entfernungsmesser als Sensor zum Heben und Senken der Schaufel zu nutzen. Da der Eimer im unteren Zustand den Entfernungsmesser abdeckt und ihn im angehobenen Zustand öffnet, ist es möglich, den Anstieg zu stoppen, wenn der Entfernungsmesser plötzlich seine Messwerte ändert. Deshalb musste ich mich mit Störungen auseinandersetzen. Der Entfernungsmesser ist zu nah am Motor und die Verkabelung hilft dabei, die Drähte aufeinander auszurichten.

Radmotoren haben alles stark beeinflusst. Beim Vorwärtsfahren fror der Arduino ein. Die Rückfahrt war übrigens in Ordnung. Das ist einer Störung der Stromversorgung sehr ähnlich: In der einen Richtung zeigten die Motoren kaum Wirkung, in der anderen Richtung fror jedoch alles ein. Daher musste ich die Drähte von den Motoren zum Motortreiber durch abgeschirmte ersetzen und die Abschirmung mit dem Minuspol der Stromversorgung verbinden. Machen Sie die Stromversorgung und Masse zu einem Stern und legen Sie zusätzlich einen 100-Ohm-Widerstand zur Stromversorgung des Infrarotsensors ein, der natürlich auch Störungen leicht abschirmt, nicht wie eine Spule, aber dennoch. Idealerweise sollte jeder Motorausgang über einen Kondensator mit Masse verbunden sein, um Störungen zu beseitigen, aber ich hatte einfach keinen Platz für zusätzliche Kondensatoren, sie standen einfach parallel. Aber der abgeschirmte Draht reduzierte den Einfluss der Motoren auf den Stromkreis deutlich. Unten sehen Sie ein Diagramm dessen, was passiert ist. Wie das Ganze funktioniert, seht ihr im Video.

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