Шагающий робот из скрепок схема. Как сделать робота из скрепок

Микроконтроллеры позволяют при небольшом количестве дополнительных деталей, управлять довольно сложными механизмами - конвейерами, автоматикой и другими модулями. Но в данном случае речь идёт о простой игрушке шагающий робот, где весь блок контроля поместился на небольшой плате. Данный гексапод изначально задумывался как максимально простой и , не требующий дополнительных модулей и блоков. Весь мозг собран на одном микроконтроллере PIC16F887, питание от трех цилиндрических литий-ионных аккумуляторов от ноутбука, сервомоторы TowerPro SG90. Напряжение на серво поступает 4,8 В (так как они питаются напряжением 4,8-6). В брюхе робота находятся не только аккумуляторы но и регулируемый стабилизатор напряжения на LD1084, который и подает 4,8 В, сама микросхема установлена на небольшой радиатор, хоть он греется и не сильно, но для подстраховки его обдувает кулер, так как внутри маленькое внутреннее пространство.. Управляется робот с самодельного пульта по bluetooth радиоканалу, также можно управлять с компьютера или смартфона. Пульт сделан на PIC16F873A, blutooth модуль готовый, модели HC-05. Аккумулятор для пульта взял от мобильного телефона, на 4,2 В. Время потраченное на создание этого шагающего робота около 1,5 месяца, от задумки до результата.

Фото готового робота

Часть II. Суставы и связки.

Расскажите учащимся, что благодаря суставам наши конечности могут сгибаться, а благодаря связкам кости нашего скелета скрепляются между собой. А за счет чего в будет обеспечиваться подвижность деталей в роботе, части которого должны свободно изменять свое положение относительно друг друга?

Предложите командам найти следующие штифты в коробках своих робототехнических наборов.

Попросите учащихся в командах соединить каждым штифтом по две балки и проверить вращение балок относительно друг друга. Балки, соединенные какими штифтами, вращаются более свободно?

Сделайте заключение о том, какие штифты наиболее подходящие для подвижных соединений.
Задайте вопрос, какие еще элементы из конструктора учащиеся могут предложить использовать в местах подвижных соединений помимо штифтов?

Часть III. Прототипирование ноги робота.

Пусть каждый из членов команд в своей тетради сделает схематический рисунок для шагающего робота или его части, которая ответственна за шагание. При создании схемы пусть они ориентируются только на детали из существующего комплекта. По завершению, учащиеся должны обговорить внутри команд свои схемы:

1. Есть ли отличающиеся предложения по типу перемещения робота? По принципиальному строению педипулятора (pedis - нога, лат., понятие введено по аналогии с манипулятором)?
2. Какую траекторию, по их мнению, описывают крайние точки получившихся педипуляторов относительно робота?

Пусть учащиеся соберут схему подобную следующей:

Попросите привести шестерню в движение посредством оси и спросите, можно ли считать свободную балку, прикрепленную к шестерне прототипом ноги? Что произойдет если внизу под балкой подставить какую-то поверхность? Сможет ли робот опираться на такую ногу? Что не хватает такой конструкции?

Чтобы добавить такой конструкции "ноги" дополнительную жесткость измените механизм на:

Отметьте, что у такой конструкции балка уже не болтается свободно - она закреплена сверху, что дает ей дополнительный упор. А за счет того, что балка закреплена теперь в двух местах, ее нижний конец теперь строго описывает определенную траекторию.
Снова добавьте поверхность под нижний конец балки. Что происходит во время вращения шестерни?

Объясните, что мы будем считать эту конструкцию первым прототипом ноги. Теперь его нужно перенести на мотор.
Прежде, чем это сделать попросите учащихся обозначить критические точки в конструкции, какие должны быть потом найдены у мотора.

Если посмотреть на мотор, то у него места для крепления частей педипулятора тоже есть.


Теперь учащиеся должны будут перенести всю конструкцию, необходимую для создания педипулятора, на мотор. Работа должна проходить в парах - каждая пара делает педипулятор на одном моторе. В итоге получится вот такой результат:


Попросите учащихся подключить мотор к контроллеру и на блоке написать программу для движения одного мотора в течении нескольких секунд.


Перенос прототипа на мотор робота удался!

После наблюдения за системой, пусть учащиеся построят в тетради схему этой механической системы, а также проставят размеры. Если какие-то размеры должны быть вычислены, то учащиеся должны расписать процесс вычисления данных величин.

Как нельзя лучше имитирует настоящих живых существ, которые живут с нами на нашей планете. Сделать такого робота не сложно, но нужно иметь желание и некоторые навыки в сфере электроники.

Материалы и инструменты:
- кусок медного провода;
- два держателя пальчиковых батареек;
- два монолитных керамических конденсатора по 0.22 мФ;
- один резистор номиналом 3.3М;
- 74НСТ240 октальный чип инвертора на восемь каналов (один);
- 20 pin DIP 74ХХ240 или же 74ХХ245 (один);
- серводвигатель (один);
- выключатель;
- одна пластиковая шестерня;
- соединитель проводов.

Процесс изготовления:

Шаг первый. Подготовка шестерней
Нужно взять пластиковую шестерню и разрезать ее на две одинаковых части. Затем нужно снять рожок и с помощью клея закрепить его к одному полукругу.

Также на этом этапе понадобится пластиковая трубочка подходящего диаметра, ее нужно приклеить к полукругу. Рожок серводвигателя впоследствии ставится на родное место. На медный провод затем нужно надеть пластиковую трубку. На этом этапе работу можно считать оконченными.

Запускать такого робота нужно на ровной поверхности. Чтобы его ноги не скользили, на их концы можно надеть кембрики.

Очень часто на всевозможных форумах или сайтах посвящённых робототехники можно встретить такой вопрос: как сделать робота из подручных материалов?
По таким вопросам сразу понятно, что человек, который их задаёт новичок и мало, что смыслит в робототехники. Но как ни странно из подручных материалов МОЖНО сделать робота...нужно только смекалку проявить.

Введение

Я не задавался идеей писать какую-то грандиозную книгу или всеобъемлющий обучающий курс. Я просто захотел ответить на вопросы вот таких новичков. Собственно, я не буду тянуть время и сразу опишу, как можно сделать несложного робота, который бы реагировал на окружающую среду, а точнее объезжал препятствия.

Подготовка

Думаю, вы понимаете, что для создания робота нужны определённые детали. А именно:
1. 1. два моторчика по 1.5 вольт каждый
2. 2. два SPDT выключателя
3. 3. две батарейки
4. 4. один корпус для этих батареек
5. 5. один пластиковый шарик со сквозным отверстием
6. 6. три скрепки
7. 7. немного проводков

Шаг 1

У нас есть проводки. Нарезаем 13 проводков по 6 см каждый.


Теперь у каждого провода с двух концов удаляем по 1 см изоляцию плоскогубцами или ножом.


Шаг 2

С помощью паяльника прикрепляем по два провода к моторчикам и по три провода к SPDT выключателям.


Шаг 3

Берём корпус для батареек. С одной стороны от него отходят красный и чёрный провода. Поэтому к другой стороне припаиваем ещё один провод.


Теперь переворачиваем держатель батареек вверх ногами и с помощью клея приклеиваем SPDT выключатели в форме буквы V.


Шаг 4 Далее к корпусу для батареек приклеиваем два наших моторчика так, чтобы они вращались вперёд.

Шаг 5

Берём большую скрепку. Разгибаем её. Получаем одну проволочку. Берём пластиковый или металлический шарик и через сквозное отверстие протаскиваем "бывшую скрепку". Теперь приклеиваем эту конструкцию к держателю батареек.


Шаг 6

Наступил самый сложный процесс. Нужно правильно спаять и припаять все проводки. Как это сделать показано на рисунке.


Шаг 7

Чтобы наш робот реагировал на окружающий его мир и смог объезжать препятствия мы сделаем ему антенны. Берём две скрепки, разгибаем их.


Далее приклеиваем их к SPDT выключателям (лучше приклеить, чем спаивать - иначе можете насквозь пропаять выключатели).


Шаг 8

Чтобы обезопасить оси моторчиков от поломки, мы оденем их в резину. Для этого можно взять изоляцию от провода и надеть её на ось.


Шаг 9

Ну что? Вот мы с Вами и сделали первого несложного робота, который реагирует на препятствия и объезжает их. Чтобы этот робот поехал, вставьте батарейки и наоборот. А чтобы ускорить движение робота или замедлить, то приклейте моторчики, как на рисунке.

Заключение

В данной статье мы рассмотрели создание самого элементарного робота.
Но ведь вы не хотите и не будите на этом останавливаться, правильно?

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,

Главная » Перекрытия » Шагающий робот из скрепок схема. Как сделать робота из скрепок