Маленький самодельный робот. Как сделать робота в домашних условиях для ребенка? Роботы из подручных материалов в домашних условиях

Раз уж вы попали на эту странцу, значит вы уже не равнодушны к теме робототехники и роботостроения. Конструирование робота своими руками, это очень увлекательное занятие, которое научит вас многому. У вас появятся навыки в области электроники, механики, программирования, управления процессами. Для меня роботостроение, это увлекательное хобби. Как и все мы, я тоже мечтал создать что-нибудь с колесами, моторчиками, проводами, и с кучей электронных деталей.

Так однажды пришла в голову идея собрать робота своими руками в домашних условиях. Но не только создать простое устройство которое бы двигалось в разные стороны, а создать многофункционального робота, который бы выполнял команды центра связи и был бы полезен в хозяйстве.

Идея сделать робота своими руками под названием RoboTech , которого смог бы собрать любой, начинающий робототехник или радио-любитель.

Основные требования к самодельному роботу

• Возможность сборки робота в домашних условиях.
• Робот должен быть построен на доступном на рынке и легким в программировании микроконтроллере.
• В качестве шасси должна использоваться простая и доступная в конструировании платформа.
• Робот должен содержать необходимый набор датчиков и механизмов, позволяющих расширять функционал по мере необходимости.
• Робот должен передвигаться свободно и уметь реагировать на препятствия.
• Возможность управлять роботом на расстоянии, использование телеметрии (наблюдать за состоянием робота, задавать различные команды).
• Возможность трансляции видео изображения с бортовой камеры на базовую станцию.

Учитывая требования, для управления роботом решено использовать два микро-компьютера (MC-1 и MC-2 ).

Бортовой компьютер MC-1

Первый компьютер (основной MC-1 ) — используется в качестве основного бортового компьютера «мозга», в задачи которого входит:

• видео-трансляция окружающей среды на базовую станцию в хорошем качестве;
• получение команд с центра управления (базовая станция);
• отправка в цент управления больших данных на высокой скорости;
• координация работы остальных узлов робота посредством второго микро-компьютера (дополнительный MC-2)

Для выполнения поставленных задач, решено использовать одноплатный компьютер Raspberry PI или, в крайнем случае, роутер с возможностью прошивки OpenWRT .

Бортовой компьютер MC-2

Второй компьютер (дополнительный MC-2 ) используется для управления двигателем, сбором информации с различных датчиков или сенсоров и отправки готовых данных на основной компьютер MC-1.

В качестве контроллера управления механизмами шасси и сенсорами робота, решено использовать готовый . Из всех рассматриваемых мною контроллеров, я выбрал самый распространенный и доступный . Так же можно использовать более компактный Arduino Nano . Оба устройства работают на avr микроконтроллере ATMega328p.

Преподавание основ робототехники для детей - отличный способ воспитывать любовь к науке и технике, которая будет расти вместе с ними по мере взросления. Веселые комплекты роботов для детей - отличный способ познакомить юных инженеров с простыми концепциями робототехники. Робототехнические проекты увеличивают творческий потенциал, учат детей следовать указаниям, а готовый продукт дает им чувство выполненного долга и уверенности. И, конечно же, у них будет классная игрушка, с которой можно будет играть, когда проект будет завершен. В мире, где мгновенное удовлетворение часто является нормой, необходимость потратить немного времени и усилий на создание игрушки поможет детям понять ценность игрушек, которые у них есть, а также увидеть принцип их действия изнутри.

Существует множество комплектов роботов для детей, начиная от программируемых роботов с дистанционным управлением и заканчивая простыми и легкими для сборки игрушками. При выборе набора роботов учитывайте возраст и уровень подготовки вашего ребенка. Ребенок, имеющий опыт в создании предметов с конструкторами lego или erector, может пользоваться более сложной сборкой, в то время как новичок может наслаждаться чем-то простым и легким. При покупке комплектов робототехники для детей лучше всего искать комплекты, которые не требуют пайки, что, в общем-то, является нормой для большинства наборов разработанных и для взрослых. Следует покупать робота, который будет надежен и долговечен, а уровень проекта подходит для вашего молодого инженера.

Если вы ищете роботизированные конструкторы- не волнуйтесь. У нас есть отличное руководство, которое поможет вам выбрать.

Конструкторы самостоятельной сборки для детей

1. Makeblock Starter Robot Kit (bluetooth version)

Электронный конструктор роботов Makeblock Starter Robot Kit для начинающих

Набор для роботов Makeblock Starter - отличный вариант покупки робота для детей. Приятно создавать и помогать молодым конструкторам изучать не только робототехнику и электронику, но и базовое программирование Arduino. (Arduino - простая в использовании платформа для создания прототипов с открытым исходным кодом.) В комплекте идёт робот-цистерна или трехколесный робот-автомат, а готовый продукт выглядит довольно круто.

Существует две версии. Одна с управлением роботом по инфракрасному каналу связи; другая использует приложение на вашем телефоне и элементы управления через Bluetooth.

Возраст : 9+

Особенности : Серьезные новички, Arduino, программирование.

2. Huna fun&bot 3

Уникальный конструктор из цветных пластиковых деталей, который собирается в одного из четырёх героев сказок.Герой оснащаетcя мотором и контролером, с помощью которого Вы заставляете игрушку двигаться!

Сами сказки вошли в комплект и располагаются с инструкциями по сборке.
В комплекте и методические пособия, которые могут быть использованы для упрощения обучения.
В наборе:
- 168 пластиковых деталей
- Материнская плата;
- 1 двигатель постоянного тока;

Инструментарий по сборке на русском языке.

Всем детям нравится играть с яркой радиоуправляемой машинной и собирать что-нибудь из конструктора.

Возраст: 5+

Особенности: Новички, дистанционное управление, одна модель для примера собрана

Комплект 11-й программируемых роботов - это домкрат всех профессий... Ну, по крайней мере,11 уникальных поделок. Этот очень маленький человек может работать на основе чрезвычайно популярной платформы Arduino, превращаясь в линейного робота, робота с резиновыми ленточными пистолетами, робота для обнаружения границ, интерактивного игрового робота и многих других.

Возраст: 9+

Особенности: Arduino программирование, Механика

Королем вселенной роботов-конструкторов должен быть LEGO Mindstorms EV3. Несмотря на то, что Lego Robotics обладает более высокой ценой, роботы Lego предлагают удивительные усовершенствования в чрезвычайно популярном мире LEGO. Со встроенными драйверами для пяти уникальных роботов EV3 можно управлять непосредственно с смартфона или запрограммировать через приложения iOS / Android и ПК / Mac.

Возраст: 10+

Особенности: LEGO любителей, программирование, профессиональный

Robotis Play 600 pets - это умный, легко собираемый и недорогой электронный конструктор. Детям понравится собирать множество моделей животных. Мобильное приложение позволит справиться с моделированием даже начинающему инженеру. Все модели будут двигаться и не оставят равнодушными и взрослых.

Возраст: 6+

Особенности: Простой, низкая стоимость

ZOOB BOT - Победитель конкурса NAPPA Children"s Honor. Это веселый и простой конструктор и отличное введение в робототехнику и инженерию. Робот, которого можно купить в интернет магазине, состоит из шестеренок, суставов и осей, которые просто сцепляются вместе. Набор включает инструкции для разных роботов, а также имеет потенциал для новых идей, которые позволят построить намного больше вариантов моделей. Готовый робот - приятная игрушка с подсветкой.

Возвраст: 6+

Особенности: Простой, батарея как опция, дети младшего возраста

Легкая сборка роботов по инструкции и доступная цена делают этот набор робота конструктора для мальчика замечательной покупкой для новичков. Конечный продукт - классная игрушка, и в нее входит цветной плакат для детей, который можно повесить на стену.

Возраст: 8+

Особенности: Простой, для любителей насекомых, низкая стоимость.

8. Thames & Kosmos Remote Control Machines

Еще один конструктор для сборки роботов на пульте дистанционного управления. Можно с дистанционным управлением, комплект которого имеет все необходимое для создания десяти машин. Креативный дизайнер сможет использовать запчасти, чтобы построить еще много различных моделей, ограниченных только фантазией. Включенный в комплект инфракрасный пульт дистанционного управления позволяет пользователю одновременно управлять тремя разными моторами

Возраст: 8+

Особенности: Промежуточный, креатив, механика

4M Doodling Robot - классный и уникальный маленький робот. Этот недорогой комплект - относительно легкой сборки. Дети смогут наслаждаться просмотром его собственных произведений искусства. Готовый робот можно разделить и перестроить в разных конфигурациях, заставив робота рисовать разные рисунки. Это увлекательный урок в строительстве, механике и базовой робототехнике.

Возраст: 8 +

Особенности: Простые, художники, низкая стоимость

Полный комплект для начинающих с учебным пособием для Arduino UNO R3. Комплект для начинающих Kuman для Arduino UNO - идеальная стартовая площадка для детей, чтобы увлечь их робототехникой и программированием продвинутого уровня. С 44 компонентами и учебным на CD, полным проектов и исходного кода, комплект содержит все, что ваш ребенок должен иметь, чтобы начать создавать потрясающие вещи. От простых и забавных проектов до шедевров электронной техники. Это комплект для детей с безграничным воображением и идеями.

Возраст: 10 +

Особенности: Средний / Продвинутый, программирование, безграничные возможности.

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

Сейчас уже мало кто помнит, к сожалению, что в 2005 году были Chemical Brothers и у них был замечательный клип - Believe, где роботизированная рука гонялась по городу за героем видео.

Тогда у меня появилась мечта. Несбыточная на тот момент, т. к. ни малейшего понятия об электронике у меня не было. Но мне хотелось верить - believe. Прошло 10 лет, и буквально вчера мне удалось впервые собрать своего собственного робота-манипулятора, запустить его в работу, затем сломать, починить, и снова запустить в работу, а попутно найти друзей и обрести уверенность в собственных силах.

Внимание, под катом спойлеры!

Всё началось с (привет, Мастер Кит, и спасибо, что разрешили написать в вашем блоге!), который был почти сразу найден и выбран после этой статьи на Хабре. На сайте говорится, что собрать робота - под силу даже 8-летнему ребёнку - чем я хуже? Я точно так же только пробую свои силы.

Сначала была паранойя

Поэтому из того, что осталось в памяти об игрушках, было:

• Пластмасса будет ломаться и крошиться в руках?
• Детали будут неплотно подходить друг к другу?
• В наборе будут не все детали?
• Собранная конструкция будет непрочной и недолговечной?

• Часть деталей придётся допиливать напильником
• А части деталей просто не будет в наборе
• И ещё часть будет изначально не работать, её придётся менять

Детали конструктора не только отлично подходят друг к другу, но также продуман тот момент, что детали почти что невозможно перепутать . Правда, с немецкой педантичностью создатели отложили винтиков ровно столько сколько нужно , поэтому терять винтики по полу или путать «какой куда» при сборке робота нежелательно.

Технические характеристики:

Длина: 228 мм
Высота: 380 мм
Ширина: 160 мм
Вес в сборке: 658 гр.

Питание: 4 батарейки типа D
Вес поднимаемых предметов: до 100 гр
Подсветка: 1 светодиод
Тип управления: проводной дистанционный пульт
Примерное время сборки: 6 часов
Движение: 5 коллекторных моторов
Защита конструкции при движении: храповик

Подвижность:
Механизм захвата: 0-1,77""
Движение запястья: в пределах 120 градусов
Движение локтя: в пределах 300 градусов
Движение плеча: в пределах 180 градусов
Вращение на платформе: в пределах 270 градусов

Вам понадобятся:

• удлинённые плоскогубцы (не получится обойтись без них)
• боковые кусачки (можно заменить на нож для бумаги, ножницы)
• крестовая отвёртка
• 4 батарейки типа D

Важно! О мелких деталях

Одинаковые по функции, но разные по длине болты и шурупы достаточно чётко прописаны в инструкции, например, на средней фото внизу мы видим болты P11 и P13. А может P14 - ну, то есть, вот опять, я снова их путаю. =)

Различить их можно: в инструкции прописано, какой из них сколько миллиметров. Но, во-первых, не будешь же сидеть со штангенциркулем (особенно если тебе 8 лет и\или у тебя его попросту нет), а, во-вторых, различить их в итоге можно только, если положить рядом, что может не сразу прийти на ум (мне не пришло, хе-хе).

Поэтому заранее предупрежу, если надумаете собирать этого или похожего робота сами, вот вам подсказка:

• либо заранее присмотритесь к крепёжным элементам;
• либо купите себе побольше мелких винтов, саморезов и болтов, чтобы не париться.

Также, ни в коем случае не выбрасывайте ничего, пока не закончите сборку. На нижней фотографии в середине, между двумя деталями от корпуса «головы» робота - небольшое кольцо, которое чуть не полетело в мусор вместе с прочими «обрезками». А это, между прочим, держатель для светодиодного фонарика в «голове» механизма захвата.

Процесс сборки

Детали достаточно удобно откусываются и зачистки не требуют, но мне понравилась идея каждую деталь обработать ножом для картона и ножницами, хотя это и не обязательно.

Сборка начинается с четырёх из пяти входящих в конструкцию моторов, собирать которые настоящее удовольствие: я просто обожаю шестерёночные механизмы.

Моторчики мы обнаружили аккуратно упакованными и «прилипшими» друг к другу - готовьтесь ответить на вопрос ребёнка, почему коллекторные моторчики магнитятся (можно сразу в комментариях! :)

Важно: в 3 из 5 корпусов моторчиков нужно утопить гайки по бокам - на них в дальнейшем мы посадим корпуса при сборке руки. Боковые гайки не нужны только в моторчике, который пойдёт в основу платформы, но чтобы потом не вспоминать, какой корпус куда, лучше утопите гайки в каждом из четырёх жёлтых корпусов сразу. Только для этой операции будут нужны плоскогубцы, в дальнейшем они не понадобятся.

Примерно через 30-40 минут каждый из 4х моторов оказался снабжён своим шестереночным механизмом и корпусом. Собирается всё не сложнее, чем в детстве собирался «Киндер-сюрприз», только гораздо интереснее. Вопрос на внимательность по фото выше: три из четырёх выходных шестерёнок черные, а где белая? Из её корпуса должны выходить синий и чёрный провод. В инструкции это всё есть, но, думаю, обратить на это внимание ещё раз стоит.

После того, как у вас на руках оказались все моторы, кроме «головного», вы приступите к сборке платформы, на которой будет стоять наш робот. Именно на этом этапе ко мне пришло понимание, что с шурупами и винтами надо было поступать более вдумчиво: как видно на фото выше, двух винтов для скрепления моторчиков вместе за счет боковых гаек мне не хватило - они уже были где-то мною же вкручены в глубине уже собранной платформы. Пришлось импровизировать.

Когда платформа и основная часть руки собраны, инструкция предложит вам перейти к сбору механизма захвата, где полно мелких деталей и подвижных частей - самое интересное!

Но, надо сказать, что на этом спойлеры закончатся и начнутся видео, так как мне нужно было ехать на встречу с подругой и робота, которого не удалось успеть закончить, пришлось захватить с собой.

Как стать душой компании при помощи робота

Робот ожил в наших руках сразу, как только мы закончили сборку. Передать вам наш восторг, я, к сожалению, не могу словами, но, думаю, многие меня здесь поймут. Когда конструкция, которую ты сам собрал вдруг начинает жить полноценной жизнью - это кайф!

Мы поняли, что жутко проголодались и пошли поесть. Идти было недалеко, поэтому робота мы донесли в руках. И тут нас ждал ещё один приятный сюрприз: робототехника не только увлекательна. Она ещё и сближает. Как только мы сели за столик, нас окружили люди, которые хотели познакомиться с роботом и собрать себе такого же. Больше всего ребятам понравилось здороваться с роботом «за щупальца», потому что ведёт он себя действительно как живой, да и в первую очередь это же рука! Словом, основные принципы аниматроники были освоены пользователями интуитивно . Вот как это выглядело:

Troubleshooting

Решив попробовать подвигать рукой по максимальной амплитуде, удалось добиться характерного треска и отказа функциональности механизма мотора в локте. Сначала это меня огорчило: ну вот, новая игрушка, только собрана - и уже больше не работает.

Но потом меня осенило: если ты сам её только что собрал, за чем же дело стало? =) Я же прекрасно знаю набор шестерёнок внутри корпуса, а чтобы понять, сломался ли сам мотор, или просто недостаточно хорошо был закреплён корпус, можно не вынимая моторчика из платы дать ему нагрузку и посмотреть, продолжатся ли щелчки.

Вот тут-то мне и удалось почувствовать себя настоящим робо-мастером!

Аккуратно разобрав «локтевой сустав», удалось определить, что без нагрузки моторчик работает бесперебойно. Разошёлся корпус, внутрь выпал один из шурупов (потому что его примагнитил моторчик), и если бы мы продолжили эксплуатацию, то шестерёнки были бы повреждены - в разобранном виде на них была обнаружена характерная «пудра» из стёршейся пластмассы.

Очень удобно, что робота не пришлось разбирать целиком. И классно на самом деле, что поломка произошла из-за не совсем аккуратной сборки в этом месте, а не из-за каких-то заводских трудностей: их в моём наборе вообще обнаружено не было.

Совет: первое время после сборки держите отвёртку и плоскогубцы под рукой - могут пригодиться.

Что можно воспитать благодаря данному набору?

Мало того, что у меня нашлись общие темы для общения с совершенно незнакомыми людьми, но мне также удалось самостоятельно не только собрать, но и починить игрушку! А значит, я могу не сомневаться: с моим роботом всегда всё будет ок. И это очень приятное чувство, когда речь идёт о любимых вещах.

Мы живём в мире, где мы страшно зависим от продавцов, поставщиков, сотрудников сервиса и наличия свободного времени и денег. Если ты почти ничего не умеешь делать, тебе за всё придётся платить, и скорее всего - переплачивать. Возможность починить игрушку самому, потому что ты знаешь, как у неё устроен каждый узел - это бесценно. Пусть у ребёнка такая уверенность в себе будет.

Итоги

• Собранный по инструкции робот не потребовал отладки, запустился сразу
• Детали почти невозможно перепутать
• Строгая каталогизация и наличие деталей
• Инструкция, которую не надо читать (только изображения)
• Отсутствие значимых люфтов и зазоров в конструкциях
• Лёгкость сборки
• Лёгкость профилактики и починки
• Last but not least: свою игрушку собираешь сам, за тебя не трудятся филиппинские дети

• Ещё крепёжных элементов, прозапас
• Детали и запчасти к нему, чтобы можно было заменить при необходимости
• Ещё роботов, разных и сложных
• Идеи, что можно улучшить\приделать\убрать - словом, на сборке игра не заканчивается! Очень хочется, чтобы она продолжалась!

Собирать робота из этого конструктора - не сложнее, чем паззл или «Киндер-сюрприз», только результат гораздо масштабнее и вызываЛ бурю эмоций у нас и окружающих. Отличный набор, спасибо,