Как сконструировать робота в домашних условиях. Как сделать робота в домашних условиях: пошаговый план действий

В данный момент мой робот практически завершён.

На нём установлена беспроводная камера, датчик расстояния (и камера и этот датчик установлены на поворотной башне), датчик препятствия, энкодер, приёмник сигналов с пульта и интерфейс RS-232 для соединения с компьютером. Работает в двух режимах: автономном и ручном (принимает сигналы управления с пульта ДУ), камера также может включаться/выключаться дистанционно или самим роботом для экономии заряда батарей. Пишу прошивку для охраны квартиры (передача изображения на компьютер, обнаружение движений, объезд помещения).

Многие люди хотели бы сконструировать робота, как машину, которая бы работала автономно. Однако, если немного расширить понятие слова “робот”, то телеуправляемые объекты могут вполне считаться роботом. Возможно, вы подумаете, что сложновато это будет, собрать робота на пульте управления, но все на самом деле легче, чем кажется. Данная статья вам поведает, как собрать телеуправляемого робота.

Шаги

Определитесь с тем, что вы будете строить. Вы вряд ли сможете собрать полномасштабного, двуногого гуманоида, который сможет выполнять все ваши прихоти. К тому же это не будет и робот с различными клешнями, способными хватать и перетаскивать 5-ти килограммовые объекты. Вы начнете с постройки робота, который сможет перемещаться вперед - назад, влево и вправо по беспроводной команде с пульта управления. Однако, после того, как вы освоите основные аспекты, вы сможете усовершенствовать свою конструкцию и добавить различные инновации, просто следуйте указанию: “Нет на свете законченного робота”. Всегда можно что-то добавить и улучшить.

Семь раз отмерь - один раз отрежь. Перед тем, как начинать непосредственную сборку робота, даже перед заказом необходимых деталей. Ваш первый робот будет выглядеть, как два серводвигателя на плоском кусочке пластмассы. Данный дизайн очень прост и оставляет вам место для усовершенствований. Размер такой модели будет примерно 15 на 20 сантиметров. Для создания такого простого робота вы можете просто схематически нарисовать его с помощью линейки, бумаги и карандаша в реальном размере. Для более крупных и сложных проектов, вам понадобится изучить правила масштабирования и автоматизированного программирования.

Выберите нужные вам детали. Хотя еще не время заказывать детали, но вам следует уже их выбрать и знать, где купить. Если вы заказываете по интернету, то лучше найти все детали на одном сайте, что поможет вам сэкономить на доставке. Вам понадобится материал для рамки или ходовой части, 2 серводвигателя, батарея, радиопередатчик, передатчик и приемник.

• Выбор сервомоторов, которые вам необходимы для приведения робота в движение. Один мотор будет двигать передние колеса, а второй - задние. Таким образом, вы сможете использовать самый простой метод рулевого управления, - дифференциальную передачу, означающую, что оба мотора вращаются вперед при движении робота вперед, оба мотора вращаются назад при движении робота назад, а для совершения одного из поворотов, - один мотор работает, а другой нет. Серводвигатель отличается от обычного двигателя переменного тока тем, что первый способен только вращаться на 180 градусов и передавать информацию обратно на свою позицию. Данный проект будет задействовать сервомотор, потому что так будет легче и вам не нужно покупать дорогой регулятор скорости или отдельную коробку передач. После того, как вы разберетесь в том, как собрать робота на пульте управления, вы сможете сконструировать другого или модифицировать того, что у вас есть, используя двигатели переменного тока вместо сервомоторов. Существует 4 важных аспекта, о которых стоит серьезно подумать перед покупкой сервомотора, а точнее: скорость, крутящий момент, размер/вес и, если их можно модифицировать на вращение на 360 градусов. Поскольку сервомоторы способны вращаться только на 180 градусов, ваш робот сможет продвинуться только лишь немного вперед. При возможности модификации на 360 градусов, вы сможете настроить двигатель так, что он будет беспрерывно вращаться в одну сторону и позволять роботу ехать постоянно в одну или другую сторону. Размер и вес очень важны для данного проекта, потому что, скорее всего, у вас останется много свободного места в любом случае. Постарайтесь найти что-нибудь среднего размера. Крутящий момент является мощностью двигателя. Именно для этого используется коробка передач. Если у мотора нет коробки передач и крутящий момент низкий, то ваш робот, скорее всего, и с места не сдвинется поскольку ему не хватит на то мощности. Вы всегда можете купить и присоединить более сильный или быстрый двигатель после завершения сборки. Помните, чем больше скорость, тем меньше будет мощность. Рекомендуется приобрести сервомашинку “HS-311” для первого прототипа робота. Данный двигатель располагает хорошим балансом скорости и мощности, является недорогим и подходящим по размеру для данного робота.
  • Так как эта сервомашинка способна только совершать вращение на 180 градусов, вам придется перенастроить ее на 360 градусов, но данная процедура нарушит гарантию на покупку, но вам будет необходимо на это пойти, чтобы дать роботу возможность более свободно передвигаться. Инструкции по этому поводу можно найти в интернете.
• Подберите батарею. Вам понадобится что-нибудь для поставки энергии для робота. Не пытайтесь использовать источник питания с переменным напряжением (то есть обычная розетка). Используйте беспеременный источник (пальчиковые батарейки).
  • Выберите батарейки. Существует 4 вида батареек, среди которых мы будем выбирать: литий полимерная, никель-металлогидридная, никель-кадмиевая и щелочная батарея.
    • Батареи литий полимер является самыми новыми и невероятно легкими. Однако, они опасные, дорогие и вам нужно будет использовать специальное зарядное устройство. Используйте данный вид батареи, если у вас есть опыт в роботехнике и вы готовы раскошелиться на свой проект.
    • Никель-кадмиевая является обычной перезаряжаемой батареей. Данный вид используется во многих роботах. Проблема заключается в том, что, если вы перезарядите их до того, как они полностью разряжены, они не будут в состоянии работать так же долго, как при полной зарядке.
    • Никель-металлогидридная батарея очень похожа на никель-кадмиевую размером, весом и ценой, но она имеет лучшую эффективность работы, и именно этот вид батареи рекомендуется для начинающих техников.
    • Щелочная батарея является распространенным видом неперезаряжаемой батареи. Эти батарейки очень популярные, дешевые и легкодоступные. Однако, они быстро разряжаются и вам постоянно придется их покупать. Не используйте их.
  • Выберите характеристики батареи. Вам нужно будет подобрать нужное напряжение для вашего набора батареек. В основном используются 4,8 (В) и 6,0 (В). Большинство сервомашинок будут работать на одном из них. Рекомендуется чаще использовать 6.0 (В) (если ваша сервомашинка сможет совладать с этим, хотя большинство из них смогут), потому что это позволит вашему двигателю быть быстрее и мощнее. Теперь вам следует поразмышлять об емкости батареи, которая измеряется в (мА/ч) (милиамперов в час). Чем выше этот показатель, тем лучше, но более дорогие будут и наиболее тяжелыми. Для робота подобного размера лучше всего подойдет 1,800 (мА/ч). Если вам приходится выбирать между 1450 (мА/ч) и 2000 (мА/ч) при одинаковом показателе напряжения и веса, то выбирайте 2000 (мА/ч), так как эта батарея во всех отношениях лучше и будет всего лишь немного дороже. Не забудьте приобрести зарядочное устройство для вашей батареи.
• Выберите материал для вашего робота. К роботу нужно будет приделать рамку для прикрепления всей электроники. Большинство роботов этого размера изготовлено из пластика или алюминия. Для начинающих рекомендуется использование пластмассовой доски. Данный вид пластика является дешевым и легким в применении. Толщина будет примерно пол сантиметра. Какого размера лист пластмассы следует купить? Возьмите достаточно большой лист, чтобы иметь второй шанс в случае неудачи, но лучше купите столько, чтобы хватило на 4 или 5 попыток.
• Выберите передатчик/приемник. Данная деталь будет самой дорогой частью вашего робота. К тому же это будет и самой важной частью, так как без этого, ваш робот не сможет ничего сделать. Рекомендуется начать с очень хорошего передатчика/приемника, ведь именно эта деталь может послужить препятствием в усовершенствовании вашего робота в будущем. Дешевый передатчик/приемник приведет робота в движение очень даже неплохо, но, скорее всего, на этом все возможности вашего механического творения и закончатся. Так что вместо покупки дешевого прибора сейчас, а дорогого в будущем, лучше сэкономить деньги и купить дорогой и мощный передатчик/приемник уже сегодня. Хотя, существует всего несколько частот, которые вы можете использовать, наиболее распространенными являются: 27 (МГц), 72 (МГц), 75 (МГц) и 2,4 (МГц). Частота 27 (МГц) используется для самолетиков и машинок. Частота 27 (МГц) чаще всего задействуется в детских игрушечных машинках. Данная частота рекомендуется для очень маленьких проектов. Частота 72 (МГц) может быть задействована только для больших моделей игрушечных самолетов, так что будет незаконно использовать такую частоту, ведь вы можете нарушить сигнал большой модели самолета, которая может совершить крушение на голову прохожему и покалечить или даже убить его. Частота в 75 (МГц) используется только для наземных целей, так что смело воспользуйтесь ею. Однако, нет ничего лучше частоты 2,4 (ГГц), которая подвержена наименьшему количеству помех, и мы вам очень рекомендуем потратить немного больше средств и выбрать передатчик/приемник с именно этой частотой. После того, как вы определились с частотой, вам следует определить сколько каналов вы будете использовать. Количество каналов определяет сколько функций ваш робот будет поддерживать. Один канал будет отведен на езду вперед и назад, второй будет отвечать за повороты влево и вправо. Однако, рекомендуется обзавестись как минимум тремя каналами, потому что вам может захотеться добавить что-то еще в арсенал движений робота. С четырьмя каналами вы также получите два джойстика. Как мы заметили ранее, вам следует приобрести один из самых лучших передатчиков/приемников с тем, чтобы не покупать еще один потом. К тому же вы сможете использовать этот же самый прибор и в других роботах или научно-технических проектах. Советуем присмотреться к 5-канальной радио системе “Spektrum DX5e MD2” и “AR500”.
• Выберите колеса. При выборе колес, обратите внимание на три основных аспекта: диаметр, сцепление и насколько они подходят к вашему двигателю. Диаметр - это длина колеса от одной стороны, проходя через центральную точку, на другую сторону. Чем больше диаметр колеса, тем быстрее оно будет вращаться и, тем на большую высоту оно сможет заезжать, и, тем меньше сцепление с поверхностью земли оно будет иметь. Если вы приобрели маленькие колеса, то вряд ли они проедут в труднопроходимой зоне или разгонятся до сумасшедшей скорости, но взамен вы получите от них больше мощи. Сила сцепления означает то, как хорошо колеса сцепляются с поверхностью земли с помощью резинового или пенорезинового покрытия так, что колеса не скользят по поверхности. Большинство колес, созданных для присоединения к серводвигателю, не создаст особых трудностей. Рекомендуется использовать колесо диаметра 7 или 12 сантиметров с резиновым покрытием вокруг них. Вам понадобится 2 колеса.

1. Теперь, когда вы выбрали необходимые детали, закажите их через интернет. Постарайтесь заказывать их с как можно меньшего количества сайтов, что позволит вам сэкономить на доставке и получить все детали в одно и то же время.

   Измерьте и вырежьте рамку. Возьмите линейку и режущий предмет, и измерьте длину и ширину ходовой рамки, примерно 15 (см) на 20 (см). А теперь, проверьте насколько ровные у вас получились линии. Помните, семь раз отмерь, один раз отрежь. Если вы используете пластиковую доску, то вам удастся ее разрезать точно так же, как и ее деревянную тезку.

2. Соберите робота. На данный момент вы располагаете всеми необходимыми материалами и вырезанной ходовой частью.

   1. Поместите серводвигатели на донную сторону пластмассовой доски около края. Та сторона сервомотора, которая имеет стержень должна быть направлена во внешнюю сторону. Убедитесь в том, что у вас достаточно места для зацепления колес.
   2. Прикрепите колеса к моторам, используя винтики, которые вам доставили вместе с моторами.
   3. Прилепите один кусочек липучки на приемник, а другой - на батарейный блок.
   4. Прилепите два кусочка противоположного вида липучки на робота и прикрепите приемник и батарейный блок к нему.
   5. Перед вами предстал робот с двумя колесиками с одной стороны, а другая сторона которого просто тащится по полу, но мы пока не будем добавлять третьего колеса.
3. • Попробуйте положить на робота ваш старый “смартфон” с камерой и используйте его как движущееся записывающее устройство. Вы можете использовать видео чат для того, чтобы видеть то, куда направляется робот, что даст вам возможность вывести его за пределы вашей комнаты без вашего сопровождения.
   • Добавьте наворотов. Если на вашем передатчике/приемнике расположен дополнительный канал, то вы можете сделать клешню, которая сможет закрываться, а если вы располагаете несколькими каналами, то ваша клешня будет способна как открываться, так и закрываться. Используйте свое воображение.
   • Если вы нажимаете вправо, а робот едет влево, то попробуйте присоединить проводки на приемнике по-другому, так, например, если вы воткнули правый серводвигатель в канал 2, а левый сервомотор - в канал 1, то поменяйте их местами.
   • Возможно, вы захотите приобрести адаптер, который позволит подсоединить батарею к зарядному устройству.
   • Вы можете предпочесть использовать 12-ти вольтовую батарею постоянного тока, что улучшит скорость и мощность робота.
   • Убедитесь в том, что вы купили передатчик и приемник одной частоты. Также, убедитесь в том, что приемник имеет такое же или большее количество каналов, что и передатчик. Если на приемнике больше каналов, чем на передатчике, то только меньшее количество каналов будет подвластно использованию.

   Предупреждения

   • Новичкам не следует использовать источник переменного питания (домашняя розетка) для домашних проектов. Переменный ток очень опасен.
   • Не настраивайтесь на частоту в 72 (МГц), если только вы не строите самолетик, так как вы нарушите закон, использовать эту частоту на наземных игрушках, а также вы рискуете покалечить или убить кого-либо.
   • Не используйте 12 (В) батарею непеременного тока на 110-240 В батарее переменного тока, что вскоре может привести двигатель в негодность.
   • Использование 12 (В) непеременного тока может взорвать двигатель, если он не поддерживает такую батарею.

Одним из очень трудоёмких и увлекательных занятий является постройка собственного робота.

Каждый, от подростка до взрослого, мечтает сделать или маленького и симпатичного, или большого и многофункционального робота, сколько людей столько различных модификаций робототехники. А вы хотите сделать робота?

Перед таким серьёзным проектом следует прежде убедиться в своих возможностях. Построение робота занятие не из дешевых и не самых простых. Подумайте, какого робота вы хотите сделать, какие функции он должен выполнять, возможно, это будет просто декоративный робот из старых деталей или это будет полнофункциональный робот со сложными, двигающимися механизмами.

Я встречал много народных умельцев, создающих декоративных роботов из старых, отработавших свой век механизмов, таких как часы, будильники, телевизоры, утюги, велосипеды, компьютеры и даже автомобили. Эти роботы делаются просто для красоты, они, как правило, оставляют очень яркие впечатления, особенно они, нравятся детям. Подросткам вообще интересны роботы как нечто загадочное, ещё неизведанное.

Детали декоративных роботов крепятся различными способами: на клею, сваркой, на винтах. В таком занятии лишних деталей не бывает в ход идут любые детали, от маленькой пружинки до самого большого болта. Роботы могут быть маленькими, настольными, а некоторые умельцы умудряются сделать декоративных роботов в человеческий рост.

Намного сложнее и не менее интересно сделать действующего робота. Не обязательно робот должен быть похож на человека, это может быть консервная банка с рожками и гусеницами:) тут можно проявлять фантазию до бесконечности.

Раньше роботы были в основном механические, все движения контролировались сложными механизмами. Сегодня большинство грубых механических узлов можно заменить на электрические схемы, а «мозгом» робота может быть всего одна микросхема, в которую через компьютер вводят нужные данные.

Сегодня компания «Лего» выпускает специальные наборы для конструирования роботов, пока такие конструкторы стоят дорого и доступны не всем.

Лично мне интересно сделать робота своими руками из подручных материалов. Самая большая проблема, возникающая при строительстве, это нехватка знаний в области электрики. Если по механике можно ещё что-то сделать без проблем, то с электрическими схемами дела обстоят сложнее, часто требуется совместить несколько разных электрических узлов, тут и начинаются сложности, но всё это поправимо. При создании робота могут возникнуть проблемы с электродвигателями, хорошие моторчики стоят дорого, приходится разбирать старые игрушки, это не очень удобно. Так же стали дефицитными многие радиодетали, всё больше техники делается на сложных микросхемах, а тут нужны серьёзные знания. Несмотря на все трудности многие из нас продолжают создавать удивительных роботов для самых разных целей. Роботы могут стирать, убирать пыль, чертить, двигать предметы, веселить нас или просто украшать рабочий стол.

На сайте я периодически буду публиковать фотографии своих новых роботов, если вас тоже интересует эта тема, то обязательно присылайте свои истории с фотографиями или напишите о своих изобретениях на форуме.

Робототехника - одно из перспективнейших направлений в сфере интернет-технологий, а то, что за ИТ-сферой будущее, в наше время и объяснять не надо. Кроме того, роботостроение может показаться занимательней прочего: сконструировать робота значит почти что создать новое существо, пусть и электронное, что, конечно же, привлекает. Впрочем, и в этой отрасли все может оказаться непросто, особенно на первых порах. Вместе с экспертами попытаемся разобраться, зачем нужна роботехника и как к ней подступиться.

Робототехника — одно из перспективнейших направлений в сфере интернет-технологий, а то, что за ИТ-сферой будущее, в наше время и объяснять не надо. Роботостроение — увлекательнейшая штука: сконструировать робота значит почти что создать новое существо, пусть и электронное.

С 60-х годов прошлого века автоматизированные и самоуправляющиеся устройства, делающие какую-либо работу за человека, стали использоваться для исследований и в производстве, затем в сфере услуг и с тех с каждым годом прочнее занимают свое место в жизни людей. Конечно, нельзя сказать, что в России все сплошь выполняется самостоятельными механизмами, однако определенный вектор в эту сторону точно намечается. Вот уже и Сбербанк планирует заменить три тысячи юристов умными машинами.

Вместе с экспертами попытаемся разобраться, зачем нужна роботехника и как к ней подступиться.

Чем отличается робототехника для детей от профессиональной?

Если коротко, то робототехника для детей направлена на изучение предмета, тогда как профессиональная - на решение конкретных задач. Если специалисты создают промышленные манипуляторы, выполняющие разные технологические задачи, или специализированные колесные платформы, то любители и дети, конечно же, занимаются вещами попроще.

Татьяна Волкова, сотрудник Центра интеллектуальной робототехники: «Как правило, с чего все начинают: разбираются с моторами и заставляют робота элементарно ехать вперед, потом - делать повороты. Когда робот выполняет команды движения, можно уже подключить датчик и сделать так, чтобы робот ехал на свет или, наоборот, «убегал» от него. А дальше идет любимая задача всех новичков: робот, который ездит по линии. Устраиваются даже различные гонки роботов».

Как понять, есть ли у ребенка склонность к робототехнике?

Для начала нужно купить конструктор и посмотреть, нравится ли ребенку собирать его. А дальше и в кружок можно отдать. Занятия помогут ему развить мелкую моторику, фантазию, пространственное восприятие, логику, концентрацию и терпеливость.

Чем быстрее получится определиться с направлением роботехники — конструирование, электроника, программирование — тем лучше. Все три области обширны и требуют отдельного изучения.

Александр Колотов, ведущий специалист STEM-программ в Университете Иннополис: «Если ребенку нравится собирать конструктор, то ему подойдёт конструирование. Если ему интересно изучать, как устроена вещь, то ему понравится заниматься электроникой. Если у ребенка тяга к математике, то его заинтересует программирование».

Когда начинать обучение робототехнике?

Начинать изучение и записываться в кружки лучше всего с детства, впрочем, не слишком рано — в 8-12 лет , говорят специалисты. Раньше ребенку сложнее уловить понятные абстракция, а позднее, в подростковом возрасте, у него могут появиться другие интересы, и он станет отвлекаться. Также ребенка необходимо мотивировать на изучение математики, чтобы ему было интересно и легко в будущем проектировать механизмы и схемы, составлять алгоритмы.

С 8-9 лет ребята уже могут понимать и запоминать, что такое резистор, светодиод, конденсатор, а позже и понятия из школьной физики осваивать с опережением школьной программы. Не важно, станут они специалистами в этой области или нет, полученные знания и навыки точно даром не пропадут.

В 14-15 лет нужно продолжать заниматься математикой, отодвинуть занятия в кружке по робототехнике на второй план и начать изучение программирования более серьезно - разбираться не только в сложных алгоритмах, но и в структурах хранения данных. Далее идут математический базис и знания в алгоритмизации, погружение в теорию механизмов и машин, проектирование электромеханической оснастки робототехнического устройства, реализацию алгоритмов автоматической навигации, алгоритмы компьютерного зрения и машинное обучение.

Александр Колотов: «Если в этот момент познакомить будущего специалиста с основами линейной алгебры, комплексным счислением, теорией вероятности и статистики, то к поступлению в вуз он уже будет хорошо представлять, зачем ему стоит обращать дополнительное внимание на эти предметы при получении высшего образования».

Какие конструкторы выбрать?

Для каждого возраста существуют свои образовательные программы, конструкторы и платформы, различающиеся степенью сложности. Можно найти как зарубежные, так и отечественные продукты. Есть дорогие наборы для робототехники (в районе 30 тыс. руб. и выше), есть и подешевле, совсем простые (в пределах 1-3 тыс. руб.).

Если ребенку 8-11 лет , можно купить конструкторы Lego или Fischertechnik (хотя, конечно, производители имеют предложения как для более младшего, так и для старшего возрастов). Конструктор Lego для робототехники обладает интересными деталями, яркими фигурками, он легок в сборке и снабжен подробной инструкцией. Серия конструкторов Fischertechnik для робототехники приближает к настоящему процессу разработки, здесь вам и провода, и штекеры, и визуальная среда программирования.

В 13-14 лет можно начать работать с ТРИК или модулями Arduino, которые, по словам Татьяны Волковой, является практически стандартом в области образовательной робототехники, а также Raspberry. ТРИК сложнее Lego, но легче Arduino и Raspberry Ri. Последние две уже требуют базовых навыков программирования.

Что еще потребуется изучить?

Программирование . Избежать его возможно только на первоначальном этапе, потом же без него никуда. Начать можно с Lego Mindstorms, Python, ROS (Robot Operating System).

Базовую механику. Начинать можно с поделок из бумаги, картона, бутылок, что важно и для мелкой моторики, и для общего развития. Самого простого робота можно сделать вообще из отдельных деталей (моторчики, провода, фотодатчик и одна несложная микросхема). Познакомиться с базовой механикой поможет «Мастерилка с папашей Шперхом».

Основы электроники. Для начала научиться собирать простые схемы. Для детей до восьми лет эксперты советуют конструктор «Знаток», дальше можно перейти к набору «Основы электроники. Начало».

Где заниматься робототехникой детям?

Если видите у ребенка интерес, можно отдать его в кружки и на курсы, хотя можно заниматься и самостоятельно. На курсах ребенок будет под руководством специалистов, сможет найти единомышленников, займется робототехникой на регулярной основе.

Также желательно сразу понять, чего хочется от занятий: участвовать в соревнованиях и бороться за призовые места, участвовать в проектной деятельности или просто заниматься для себя.

Алексей Колотов: «Для серьезных занятий, проектов, участия в соревнованиях нужно выбирать кружки, с небольшими группами по 6—8 человек и тренером, который приводит учеников к призовым местам на соревнованиях, который постоянно сам развивается и дает интересные задачи. Для занятий в виде хобби можно пойти в группы до 20 человек».

Как выбирать курсы для занятий робототехникой?

При записи на курсы обратите внимание на педагога , рекомендует коммерческий директор компании Promobot Олег Кивокурцев. «Бывают прецеденты, когда педагог просто отдает ребятам оборудование, а дальше занимайтесь кто чем хочет», — согласна с Олегом Татьяна Волкова. От таких занятий толку будет мало.

При выборе курсов также стоит обратить внимание и на имеющуюся материально-техническую базу . Есть ли там конструкторские наборы (не только Lego), имеется ли возможность писать программы, изучать механику и электронику, самому делать проекты. На каждую пару учащихся должен быть свой робототехнический комплект. Желательно с дополнительными деталями (колесами, шестернями, элементами каркаса), если хочется участвовать в соревнованиях. Если с одним набором работает сразу несколько команд то, скорее всего, никаких серьезных соревнования не предполагается.

Поинтересуйтесь, в каких соревнованиях участвует клуб робототехники . Помогают ли эти конкурсы закрепить полученные навыки и дают ли возможность для дальнейшего развития.

Соревнование Robocup 2014

Как изучать робототехнику самостоятельно?

Курсы требуют денег и времени. Если первого не хватает и регулярно ходить куда-либо не получится, можно заняться с ребенком самостоятельным изучением. Важно, чтобы родители обладали необходимой компетенцией в этой сфере: без помощи родителя, ребенку освоить робототехнику будет достаточно сложно, предостерегает Олег Кивокурцев.

Найдите материал для изучения. Их можно брать в Интернете, из заказываемых книг, на посещаемых конференциях, из журнала «Занимательная робототехника». Для самостоятельного изучения есть бесплатные онлайн-курсы, например, «Строим роботов и другие устройства на Arduino: от светофора до 3D-принтера».

Нужно ли изучать роботехнику взрослым?

Если Вы уже вышли из детского возраста, это не значит, что двери робототехники для Вас закрыты. Можно так же записаться на курсы или изучать ее самостоятельно.

Если человек решил заниматься этим как хобби, то путь его будет таким же, как у ребенка. Однако понятно, что дальше любительского уровня без профессионального образования (инженера-конструктора, программиста и электронщика) продвигаться вряд ли получится, хотя, конечно, устраиваться на стажировки в компании и упорно грызть гранит нового для вас направления никто не запрещает.

Олег Кивокурцев: «Взрослому будет проще освоить робототехнику, но важным фактором является время».

Для тех, у кого близкая специальность, но хочется переучиться, также есть разные курсы в помошь. Например, для специалистов по машинному обучению одойдет бесплатный онлайн-курс по вероятностной робототехнике «Искусственный интеллект в робототехнике». Также существуют образовательная программа Intel, просветительский проект «Лекториум», дистанционные курсы ИТМО. Не забудьте и про книги, например, есть много литературы для начинающих («Основы робототехники», «Введение в робототехнику», «Настольная книга робототехника»). Подберите то, что больше всего понятно и подходит вам.

Следует помнить, что серьезная работа отличается от любительского увлечения как минимум стоимостью затрат на оборудование и перечнем поставленных перед работником задач. Одно дело - своими руками собирать самого простого робота, совсем другое - заниматься, например, машинным зрением. Поэтому изучать основы конструирования, программирования и аппаратной инженерии все-таки лучше с ранних лет и впоследствии, если понравилось, поступать в профильный университет.

В какие вузы идти учиться?

Направления, связанные с робототехникой, можно найти в следующих вузах:

— Московский технологический университет (МИРЭА, МГУПИ, МИТХТ);

— Московский государственный технический университет им. Н. Э. Баумана;

— Московский государственный технологический университет «Станкин»;

— Национальный исследовательский университет «МЭИ» (Москва);

— Сколковский институт науки и технологий (Москва);

— Московский государственный университет путей сообщения Императора Николая II;

— Московский государственный университет пищевых производств;

— Московский государственный университет леса;

— Санкт-Петербургский государственный университет аэрокосмического приборостроения (СГУАП);

— Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет информационных технологий, механики и оптики (ИТМО);

— Магнитогорский государственный технический университет;

— Омский Государственный технический университет;

— Саратовский государственный технический университет;

— Университет Иннополис (Республика Татарстан);

— Южно-Российский федеральный университет (Новочеркасский ГТУ).

Самое главное

Знать азы робототехники в скором времени может оказаться полезно и обывателям, а возможность стать специалистом в этой сфере выглядит очень перспективно, так что хотя бы попробовать себя в «роботостроительстве» определенно стоит.

Сделать самый простой робот под силу даже тем, кто только взял в руки паяльник.

Преимущественно наш робот (в зависимости от конструкции) будет бегать на свет либо наоборот убегать от него, бежать вперед в поисках луча света или же пятиться как крот назад.

Для нашего будущего «искусственного интеллекта» понадобятся:

1. Микросхема L293D
2. Маленький электромотор М1 (его можно вытащить из игрушечных автомобилей)
3. Фототранзистор и резистор с номиналом 200 Ом.
4. Провода, батарейка и, конечно же, сама платформа, где это все будет размещаться.

Если в конструкцию добавить еще парочку ярких светодиодов, то легко можно добиться, того, что робот просто будет бегать за рукой или даже следовать по светлой или темной линии. Наше создание будет типичным представителем роботов класса BEAM. Принцип поведения таких роботов заключается на «фоторецепции», то есть свет, в данном случае, будет выступать в качестве источника информации.

Наш робот будет двигаться вперед, при попадании на него луча света. Такое поведение устройства называется «фотокинезисом» – ненаправленное увеличение или уменьшение подвижности в ответ на изменение уровня освещенности.

В нашем устройстве, как было сказано выше, использовался фототранзистор n-p-n структуры – PTR-1 в качестве фотосенсора. Здесь можно использовать не только фототранзистор, но и фоторезистор или фотодиод, так как принцип работы у всех элементов одинаковый.

На рисунке сразу приведена монтажная схема робота. Если Вы еще не достаточно хорошо знакомы с техническими условными обозначениями, то, здесь исходя из этой схемы, несложно будет понять принципы обозначения и подсоединения элементов друг к другу.

GND . Провода, соединяющие различные элементы схемы с «землей» (отрицательный полюс источника питания), обычно на схемах не отображают полностью. Вместо этого рисуют маленькую черточку, обозначающую соединение с «землей». Иногда, рядом с черточкой пишут «GND» – от анг. слова «ground» – земля.

Vcc . Данное обозначение показывает, что через эту часть схема соединена с источником питания – Положительный полюс! Иногда на схемах вместо этих букв часто пишут номинал тока. В данном случае +5V.

Принцип действия робота.

При попадании на фототранзистор (на схеме он указан как PRT1) луча света, на выходе микросхемы INPUT1 появляется положительный сигнал, который заставляет мотор М1 – работать. И наоборот, когда луч света перестает освещать фототранзистор – сигнал на выходе микросхемы INPUT1 исчезает, следовательно, и мотор останавливается.

Резистор R1 в данной схеме предназначен компенсации, проходящего тока через фототранзистор. Номинал резистора 200 Ом – конечно можно сюда припаять резисторы и с другими показателями номиналов, но следует помнить, что от номинала будет зависеть чувствительность фототранзистора, а значит и работоспособность самого робота.

Если номинал резистора будет большим, то робот станет реагировать только на очень яркий луч света, а если небольшим – то и чувствительность будет намного выше.

Коротко говоря – не следует использовать в данной схеме резисторы с сопротивлением менее 100 Ом, иначе фототранзистор может просто-напросто перегреться и выйти из строя.

Цифровой и аналоговый мультиметры Проведение замеров Чтение схем: экранирование, заземление Чтение схем: лампы и фотоэлементы Ремонт электрического чайника Часы с проецированием изображения своими руками