Электрификация

Справочник домашнего мастера

Как сделать ходячего робота

Содержание

Как сделать шагающего робота-игрушку


The Wrench собрал простого шагающего робота-игрушку. Сейчас посмотрим как он это сделал.

Для того чтобы сделать робота нам понадобится:
1. Фанера
2. Стальная проволока
3. 2 Батарейки типа крона
4. Электрический мотор-редуктор
5. 2 шестерни (одна поменьше, а другая побольше)
6. Переключатель или кнопка
7. Разъём для кроны
8. Стержень от шариковой ручки
9. Провод






Приступим к созданию самоделки!
1.Вырезаем из фанеры несколько треугольников нужных размеров и сверлим в них отверстия.

2. Вырезаем из фанеры прямоугольник и склеиваем его с двумя треугольниками.
3. Возьмём стальную проволоку, проденем её через отверстие в фанере. Не забываем надеть большую шестерню.
4. Берём 1 крону и избавляем её от контактов при помощи плоскогубцев. Приклеиваем к фанере, а сверху крепим мотор.
5. Отрезаем ещё два куска от стальной проволоки и вставляем в оставшиеся отверстия. Нарезаем 6 небольших прямоугольников из фанеры и крепим их на проволоке. Для лучшего склеивания используем стержень от шариковой ручки.
6. На осях приклеиваем оставшиеся 2 треугольника тем же способом.
7. Паяем провода между переключателем, мотором и разъёмом для кроны. Крепим батарейку.
8. Все детали надёжно заклеиваем и украшаем робота.
9. Покраска и готово.
P.S. Вместо фанеры можно использовать текстолит, плотный картон или пластик. Доставка новых самоделок на почту

Получайте на почту подборку новых самоделок. Никакого спама, только полезные идеи!

*Заполняя форму вы соглашаетесь на обработку персональных данных

Становитесь автором сайта, публикуйте собственные статьи, описания самоделок с оплатой за текст. .

ШАГАЮЩИЙ РОБОТ С СЕРВОПРИВОДАМИ

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 бюджетный робот, 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

Видео работы гексапода

Передние светодиодные глаза выполнены на обычных LED элементах, гнездо в передней части — для красоты. Другие подробности можете узнать на форуме. Автор проекта — ukrnano.

Форум по роботам на МК

Обсудить статью ШАГАЮЩИЙ РОБОТ С СЕРВОПРИВОДАМИ

Шагающие роботы представляют собой класс роботов, имитирующих передвижение животных или насекомых. Как правило, для передвижения роботы используют механические ноги. Передвижение с помощью ног насчитывает миллионы лет истории. По контрасту, история передвижения с помощью колеса началась от 10 до 7 тысяч лет назад. Колесное передвижение достаточно эффективно, но требует наличия относительно ровных дорог. Достаточно взглянуть на аэрофотосъемку города или его пригородов, чтобы заметить сеть переплетающихся дорог.

Цель создания шагающих роботов

Шагающие роботы могут передвигаться по пересеченной местности, недоступной для обычных колесных средств. С подобной целью обычно и создают шагающих роботов.

Имитация жизни

Совершенные шагающие роботы имитируют движения насекомых, ракообразных, и иногда – человека. Конструкции двуногих роботов редки, поскольку требуют для осуществления сложных инженерных решений. Я планирую рассмотреть проект двуногого робота в моей следующей книге с условным названием Pic-Robotics. В этой главе мы будем строить шестиногого шагающего робота.

Шесть ног – походка треножником

Используя модель с шестью ногами мы сможем продемонстрировать знаменитую походку «треножником», т е. с опорой на три ноги, которую используют большинство существ. На следующих рисунках темный кружок означает, что нога устойчиво поставлена на землю и поддерживает вес существа. Светлый кружок означает, что нога поднята и находится в движении.

На рис. 11.1 показано наше существо в позиции «стояния». Все ноги опираются о землю. Из положения «стояния» наше существо решает идти вперед. Для того чтобы сделать шаг, оно поднимает три из своих ног (см. светлые кружки на рис. 11.2), опираясь своим весом на три оставшиеся ноги (темные кружки). Заметьте, что ноги, поддерживающие вес (темные кружки), расположены в форме треножника (треугольника). Такая позиция является устойчивой, и наше существо не может упасть. Три остальные ноги (светлые кружки) могут двигаться и двигаются вперед. На рис. 11.3 показан момент движения поднятых ног. В этой точке вес существа перемещается с неподвижных на движущиеся ноги (см. рис. 11.4). Заметьте, что вес существа по-прежнему поддерживается треугольным расположением опорных ног. Затем таким же образом переставляется другая тройка ног, и цикл повторяется. Такой способ передвижения называется треножной походкой, поскольку вес тела существа в каждый момент времени поддерживается треугольным положением опорных ног.

Рис. 11.1. Треножная походка. Исходное положение

Рис. 11.2. Треножная походка, первый шаг вперед

Рис. 11.3. Треножная походка, второе движение, перенос центра тяжести

Рис. 11.4. Треножная походка, третье движение

Создание шагающего робота

Существует много моделей небольших заводных шагающих игрушек. Такие игрушечные «пешеходы» передвигают ногами вверх-вниз и вперед-назад с помощью кулачковых механизмов. Хотя такие конструкции вполне способны «шагать», а некоторые делают это достаточно проворно, нашей целью является создание шагающего робота, не использующего кулачковые механизмы для имитации шагового передвижения.

Мы будем строить робота, имитирующего треножную походку. Роботу, описанному в этой главе, требуется три сервомотора для передвижения. Существуют другие шестиногие и четырехногие модели шагающих роботов, которые требуют больших степеней свободы в своих ногах. Соответственно, наличие большего количества степеней свободы требует большего количества управляющих механизмов для каждой из ног. Если для этой цели используются сервомоторы, то для каждой ноги потребуются два, три или даже четыре двигателя.

Необходимость в таком количестве сервомоторов (приводов) диктуется тем, что требуется как минимум две степени свободы. Одна для опускания и поднимания ноги, а другая – для движения ее вперед-назад.

Шагающий робот с тремя сервомоторами

Шагающий робот, которого мы собираемся сделать, является компромиссным решением по замыслу и конструкции и требует наличия всего трех сервомоторов. Однако даже в этом случае он обеспечивает передвижение с помощью треножной походки. В нашей конструкции использованы три облегченных сервомотора HS300 (крутящий момент 1,3 кгс) и микроконтроллер 16F84-04.

Работа устройства

Перед тем как мы приступим к конструированию робота, посмотрим на готового робота, изображенного на рис. 11.5, и проанализируем, как робот осуществляет передвижение. Треножная походка, которая использована в данной конструкции, является не единственно возможной.

Рис. 11.5. Шестиногий ходок готов к прогулке

В передней части робота закреплены два сервомотора. Каждый из сервомоторов управляет движением передней и задней ног с соответствующей стороны робота. Передняя нога прикреплена непосредственно к ротору сервомотора и способна качаться вперед и назад. Задняя нога соединена с передней при помощи тяги. Тяга позволяет задней ноге повторять движения передней ноги вперед-назад. Две центральные ноги управляются третьим сервомотором. Этот сервомотор поворачивает центральные ноги вдоль продольной оси на угол от 20° до 30° по часовой стрелке и против часовой стрелки, что наклоняет робот вправо или влево.

Используя информацию о механизме привода ног, мы сейчас посмотрим, как наш робот будет передвигаться. Посмотрим на рис. 11.6. Мы начнем с положения покоя. Каждый кружок отмечает положение ноги. Как и в предыдущем случае, темные кружки показывают положение опорных ног. Обратите внимание, что в положении покоя средние ноги не являются опорными. Эти ноги на 3 мм короче передних и задних ног.

Рис. 11.6. Фазы движения шестинога

В позиции А центральные ноги поворачиваются по часовой стрелке на угол примерно 20° от центрального положения. Это приводит к наклону робота вправо. В данной позиции вес робота удерживается правой передней и задней ногами и левой центральной ногой. Это стандартная позиция «треножника», которая была описана выше. Поскольку левая передняя и левая задняя нога оказываются «в воздухе», то их можно передвинуть вперед, как показано на рис 11.6, позиция В.

В позиции С центральные ноги поворачиваются против часовой стрелки на угол примерно 20° от центральной позиции. Это приводит к наклону робота влево. В данной позиции вес робота распределяется между левой передней и задней ногами и правой средней ногой. Теперь правая передняя и задняя ноги не несут нагрузки и могут быть передвинуты вперед, как это показано на поз. D рис. 11.6.

В позиции Е центральные ноги возвращаются в среднее положение. В такой позиции робот «стоит» прямо и опирается только на передние и задние ноги. В позиции F передние и задние ноги одновременно перемещаются назад, а робот соответственно – вперед. Далее цикл движения повторяется.

Это был первый способ хождения, который я попробовал воспроизвести, и эта система работает. Вы можете разработать, совершенствовать и конструировать другие модели способов хождения, с которыми можно проводить эксперименты. Я оставлю вам разработку способов хождения назад (реверсирование) и поворотов направо и налево. Я буду продолжать совершенствовать этого робота, добавляя датчики наличия стен и препятствий, а также способов перемещения назад и поворотов.

Конструкция робота

За основу «тела» робота я взял лист алюминия размерами 200х75х0,8 мм. Сервомоторы прикреплены к передней части пластины (см. рис. 11.7). Разметка отверстий под сервомоторы должна быть скопирована с чертежа и перенесена на лист алюминия. Такое копирование обеспечит точность положения отверстий под крепления сервомоторов. Четыре отверстия диаметром 4,3 мм расположены немного позади средней линии и предназначены для крепления центрального сервомотора. Эти четыре отверстия смещены к правому краю. Это необходимо сделать для того, чтобы фланец центрального сервомотора находился точно по центру «тела». Два задних отверстия предназначены для подвижного крепления задних ног.

Рис. 11.7. Основание «тела»

Для разметки центров отверстий под сверление необходимо использовать кернер. В противном случае при сверлении отверстий сверло может «увести». Если у вас нет кернера, вы можете использовать в качестве неплохой замены острый гвоздь.

Ноги робота изготовлены из алюминиевой полосы шириной 12 мм и толщиной 3 мм (см. рис. 11.8). В передних ногах просверливается по четыре отверстия. В задних ногах сверлятся два отверстия: одно для подвижного крепления, а другое – для крепления тяги. Обратите внимание, что задние ноги на 6 мм короче передних. Это объясняется тем, что необходимо учитывать высоту фланца сервомотора, к которому крепятся передние ноги, над общим уровнем пластины. Укорочение задних ног выравнивает положение платформы.

Рис. 11.8. Конструкция передних и задних ног

После сверления необходимых отверстий необходимо согнуть алюминиевую полосу по нужной форме. Зажмите полосу в тиски со стороны высверленных отверстий на расстоянии 70 мм. Нажмите на пластину и согните ее под углом 90°. Лучше всего нажимать на пластину непосредственно около губок тисков. При этом пластина согнется под углом 90° без риска выгибания самой «нижней» части ноги.

Центральные ноги выполнены из одного куска алюминия (см. рис. 11.9). При креплении к роботу центральные ноги оказываются на 3 мм короче передних и задних ног. Таким образом, в среднем положении они не касаются земли. Эти ноги предназначены для наклона робота вправо и влево. При вращении центрального сервомотора ноги наклоняют робота на угол примерно ±20°.

Рис. 11.9. Средние ноги

При изготовлении центральных ног в алюминиевой полосе размером 3х12х235 мм сверлятся сперва три центральных отверстия под фланец сервомотора. Затем алюминиевая полоса крепится в тиски, причем губки тисков по верхнему краю должны фиксировать полосу на расстоянии 20 мм от центра полосы. Зажмите полосу с помощью плоскогубцев на расстоянии примерно 12 мм от верхнего края тисков. Сохраняя зажим плоскогубцев, аккуратно скрутите алюминиевую полосу на угол 90°. Производите операцию достаточно медленно, иначе можно легко сломать пластину. Аналогично скрутите пластину с другой стороны.

После того как скручивание на 90° произведено, дополнительно согните пластину в двух местах на 90°, как мы это делали для передних и задних ног.

Установка сервомоторов

Передние сервомоторы крепятся к алюминиевому основанию с помощью пластиковых винтов и гаек 3 мм. Я выбрал пластиковые винты, поскольку их можно слегка гнуть и компенсировать небольшие несоответствия положений просверленных в пластине отверстий и крепежных отверстий сервомотора.

Ноги крепятся к пластиковому фланцу сервомотора. Для этого я использовал 2 миллиметровые винты и гайки. При креплении фланца к валу сервомотора убедитесь, что каждая нога может отклоняться вперед-назад на одинаковый угол от среднего перпендикулярного положения.

Конструкция тяги

Тяга между передними и задними ногами изготовлена из прутка с резьбой 3 мм (см. рис. 11.10). В исходной конструкции длина тяги составляет 132 мм от центра до центра. Тяга вставляется в отверстия на передней и задней ноге робота и может быть закреплена с помощью нескольких гаек.

Рис. 11.10. Детальный чертеж шарнира и тяги

Перед установкой тяги задние ноги робота должны быть прикреплены к основанию. Крепление задних ног изготовлено из резьбовой заклепки 9,5 мм и крепежного винта. Детальное крепление ноги показано на рис. 11.10. Необходимо подложить пластиковые шайбы под основание, которые заполнят пространство между нижней частью основания и головкой винта. Такая конструкция обеспечивает крепление ноги к основанию без ее «болтания». Чтобы уменьшить трение, можно использовать пластиковые шайбы. Не используйте слишком много шайб – это приведет к излишнему прижиму ноги к поверхности основания. Нога должна поворачиваться в соединении достаточно свободно. На рис. 11.11 и 11.12 приведены фотографии частично собранного шестиногого робота.

Рис. 11.11. Шестиног – вид снизу. Спереди два сервомотора

Рис. 11.12. Частично собранный шестиног с двумя передними сервомоторами

Центральный сервомотор

Для крепления центрального сервомотора потребуются две Г-образные скобы (см. рис. 11.13). Просверлите соответствующие отверстия в алюминиевых полосках и согните их под углом 90°, чтобы получились скобы. Прикрепите две Г-образные скобы к центральному сервомотору с помощью пластиковых винтов и гаек (см. рис. 11.14). Затем прикрепите узел центрального сервомотора к нижней части основания. Совместите четыре отверстия на основании с отверстиями на верхней части Г-образных скоб. Скрепите части с помощью пластиковых винтов и гаек. На рис. 11.15 и 11.16 приведены фотографии вида сверху и снизу для шестиногого робота.

Рис. 11.13. Скоба центрального сервомотора

Рис. 11.14. Центральный мотор в сборе с крепежными скобами и средними ногами

Рис. 11.15. Шестиног – вид снизу с тремя сервомоторами

Рис. 11.16. Шестиног в сборе. Конструкция готова для монтажа электронного управления

Электрическая часть

На рис. 11.17 приведена схема управления сервомоторами с помощью PIC-микроконтроллера. Питание сервомоторов и микроконтроллера осуществляется от батареи 6 В. Батарейный отсек 6 В содержит 4 элемента АА. Схема микроконтроллера собрана на небольшой макетной плате. Батарейный отсек и схема прикреплены сверху к алюминиевому основанию. На рис 11.5 показана готовая конструкция робота, готовая к «передвижению».

Рис. 11.17. Принципиальная схема управления шестиногого робота

Программа для микроконтроллера

Микроконтроллер 16F84 управляет работой трех сервомоторов. Наличие большого числа незадействованных шин ввода/вывода и места под программу предоставляет возможность совершенствования и модификации базовой модели робота.

Программа PICBASIC

‘Шестиногий шагающий робот

‘Соединения

‘Левый сервомотор Pin RB1

‘Правый сервомотор Pin RB2

‘Сервомотор наклона Pin RB0

‘Движение только вперед

for B0 = 1 to 60

pulsout 0, 155 ‘Наклон по часовой стрелке, подъем правой стороны

pulsout 1, 145 ‘Левые ноги на месте

pulsout 2, 145 ‘Правые ноги движутся вперед

for B0 = 1 to 60

pulsout 0, 190 ‘Наклон против часовой стрелки, подъем левой стороны

pulsout 1, 200 ‘Левые ноги движутся вперед

pulsout 2, 145 ‘Правые ноги сохраняют положение вперед

for B0 = 1 to 15

pulsout 1, 200 ‘Левые ноги сохраняют положение вперед

pulsout 2,145 ‘Правые ноги сохраняют положение вперед

for B0 = 1 to 60

pulsout 0, 172 ‘Среднее положение, отсутствие наклона

pulsout 1, 145 ‘Движение левых ног назад

pulsout 2, 200 ‘Движение правых ног назад

На команду pulsout не все сервомоторы реагируют одинаковым образом. Возможно, что для создания робота вы приобретете сервомоторы, характеристики которых будут слегка отличаться от тех, которые были использованы мной. В этом случае обратите внимание на то, что параметры команды pulsout, которая определяет положение ротора сервомотора, должны быть подстроены. В этом случае необходимо подобрать численные значения параметров pulsout, которые бы соответствовали тому типу сервомотора, который использован в вашей конструкции шестиногого робота.

Данная программа на PICBASIC позволяет роботу двигаться только в прямом направлении, однако, немного изменив программу, конструктор может заставить робота двигаться назад и совершать повороты вправо и влево. Установка нескольких сенсорных датчиков может информировать робота о наличии препятствий.

Список деталей конструкции шагающего робота

Сервомоторы

Микроконтроллеры 16F84

Алюминиевые полосы

Алюминиевый лист

Прутки и гайки с резьбой 3 мм

Пластиковые винты, гайки и шайбы

Детали можно заказать в:

Как из разных материалов сделать робота в домашних условиях без соответствующего оборудования? Подобные вопросы все чаще стали появляться на различных блогах и форумах, посвященных изготовлению всевозможных приборов своими руками и робототехнике. Конечно же, сделать современного, многофункционального робота — практически невыполнимая задача в домашних условиях. Но сделать простейшего робота на одной микросхеме драйвера и используя несколько фотоэлементов вполне возможно. Сегодня не трудно найти в интернете схемы с подробным описанием этапов изготовления мини-роботов, умеющих реагировать на источники освещения и препятствия.

Получится весьма шустрый и мобильный робот, который будет прятаться в темноту, или двигаться на свет, или бежать от света, или же передвигаться в поисках света в зависимости от способа соединения микросхемы с моторами и фотоэлементами.

Можно даже добиться того, что Ваш сообразительный робот будет следовать только по светлой или, наоборот, темной линии,а можно сделать так, что мини-робот будет следовать за Вашей рукой — достаточно всего лишь добавить несколько ярких светодиодов в его схему!

На самом деле сделать несложного робота своими руками может даже новичок, который только начинает осваивать это ремесло. В этой статье мы рассмотрим вариант самодельного робота, реагирующего на препятствия и объезжающего их.

Перейдем сразу к делу. Для того,чтобы сделать домашнего робота,нам понадобятся следующие детали,которые вы без труда найдете под рукой:

1. 2-е батарейки и корпус под них;

2. Два моторчика (1,5 вольт каждый);

3. 2-а SPDT выключателя;

4. 3-и скрепки;

4. Шарик из пластика с отверстием;

5. Небольшой кусок одножильного провода.

Этапы изготовления домашнего робота:

1. Кусок провода нарезаем на 13 частей по шесть сантиметров и каждый с обеих сторон оголяем на 1 см.

Паяльником присоединяем к SPDT выключателям по 3 провода,а к моторчикам — по 2 провода;

2. Теперь берем корпус для батареек,с одной стороны которого от него отходят два разноцветных провода (скорее всего — черного и красного цветов). Нам нужно припаять еще один провод к другой стороне корпуса.

Теперь нужно развернуть корпус для батареек и приклеить оба SPDT выключателя к стороне с припаянным проводом в форме латинской буквы V;

3. После этого по обе стороны корпуса надо приклеить моторчики таким образом,чтобы они вращались вперёд.

Затем берем большую скрепку и разгибаем ее. Протаскиваем разогнутую скрепку через сквозное отверстие пластикового шарика и распрямляем концы скрепки параллельно друг к другу. Приклеиваем концы скрепки к нашей конструкции;

4. Как сделать домашнего робота так,чтобы он действительно мог объезжать препятствия? Важно спаять все установленные провода так,как изображено на фото;

5. Делаем антенны из разогнутых скрепок и приклеиваем их к SPDT выключателям;

6. Осталось вставить батарейки в корпус и домашний робот начнет движение, объезжая препятствия на своем пути.

Теперь Вы знаете, как сделать домашнего робота,который умеет реагировать на препятствия.

Как вы можете сами сделать робота с определенными принципами поведения? Целый класс подобных роботов создается с помощью BEAM-технологии, типичные принципы поведения которых основаны на так называемой «фоторецепции». Реагируя на изменение интенсивности освещения, такой мини-робот движется медленнее или,наоборот, быстрее (фотокинезис).

Для изготовления робота, движение которого направлено от света или к свету и обусловлено реакцией фототаксиса, нам понадобятся два фотосенсора. Реакция фототаксиса будет проявляться следующим образом: если свет попадает на один из фотосенсоров BEAM-робота,то включается соответствующий электромотор и робот разворачивается в сторону источника света.

А затем свет попадет и на второй сенсор и тогда включается второй электромотор. Теперь мини-робот начинает движение к источнику света. Если свет опять попадает лишь на один фотосенсор, то робот вновь начинает разворачиваться к свету и продолжает двигаться к источнику, когда свет освещает оба сенсора. Когда свет не попадает ни на один сенсор,мини-робот останавливается.

Как сделать робота,следующего за рукой? Для этого наш мини-робот должен быть оснащен не только сенсорами,но и светодиодами. Светодиоды будут излучать свет и робот будет реагировать на отраженный свет. Если мы перед одним из сенсоров расположим ладонь,то мини-робот повернет в ее сторону.

Если Вы уберете ладонь чуть в сторону от соответствующего сенсора,то робот «послушно» последует за ладонью. Для того,чтобы отраженный свет четко улавливался фототранзисторами,выбирайте для конструирования робота яркие светодиоды (более 1000 мКд) оранжевого или красного цвета.

Не для кого не секрет, что ежегодно увеличивается количество инвестиций в сферу робототехники, создаются много новых поколений роботов, с развитием технологий производства появляются новые возможности создания и применения роботов,а талантливые мастера-самоучки продолжают удивлять мир своими новыми изобретениями в сфере робототехники.

Встроенные фотосенсоры реагируют на свет и направляются к источнику,а датчики распознают препятствие на пути и робот меняет направление движения. Для того, чтобы сделать такого простого робота своими руками, вовсе не надо иметь «семь пядей во лбу» и высшее техническое образование. Достаточно приобрести (а некоторые детали можно найти под рукой) все необходимые детали для создания робота и поэтапно соединять все микросхемы, сенсоры, датчики, провода и двигатели.

Давайте рассмотрим вариант робота из вибромоторчика от мобильника, плоской батарейки, двустороннего скотча и… зубной щетки. Для того, чтобы начать делать этого простейшего робота из подручных средств, возьмите свой старый, ненужный мобильный телефон и извлеките из него вибромоторчик. После этого возьмите старую зубную щетку и отрежьте лобзиком головку.

На верхнюю часть головки зубной щетки клеем кусочек двустороннего скотча и сверху — вибромоторчик. Осталось только обеспечить мини-робота электропитанием,установив рядом с вибромоторчиком плоскую батарейку. Все! Наш робот готов — за счет вибрации робот будет двигаться на щетинках вперед.

♦ МАСТЕР-КЛАСС ДЛЯ «ПРОДВИНУТЫХ САМОДЕЛКИНЫХ»: Нажмите на фото

♦ ВИДЕО УРОКИ ДЛЯ НАЧИНАЮЩИХ:

01.06.2010, 12:15

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

Практически все эти детали можно найти дома (моторчики можно из какой-нибудь игрушки вытащить), но SPDT выключатели придётся покупать (стоят они недорого — 100 рублей каждый). Итак, вы приобрели все необходимые детали, и я начинаю объяснять что и как нужно делать.

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?

Обычно мы рассказываем о роботах, созданных различными научно-исследовательскими центрами или компаниями. Однако роботов с разной степенью успеха по всему миру собирают обычные люди. Итак, сегодня мы представляем вам десять самодельных роботов.

Адам

Немецкий студент-нейробиолог собрал андроида по имени Адам. Его имя расшифровывается как Advanced Dual Arm Manipulator или «усовершенствованный двуручный манипулятор». Руки робота обладают пятью степенями свободы. Их приводят в действие суставы Robolink немецкой компании Igus. Для вращения суставов Адама используются внешние тросы. Кроме того, на голове Адама установлено две видеокамеры, громкоговоритель, синтезатор речи, а также ЖК-панель, имитирующая движения губ робота.

MPR-1

Робот MPR-1 примечателен тем, что он сконструирован не из железа или пластика, как большинство его собратьев, а из бумаги. Как утверждает создатель робота художник Kikousya, материалы для MPR-1 – бумага, несколько дюбелей и пара резиновых лент. При этом робот уверенно двигается, хотя его механические элементы также сделаны из бумаги. Кривошипно-шатунный механизм обеспечивает движение ног робота, а его ступни созданы так, что их поверхность всегда находится параллельно полу.

Робот-папарацци Boxie

Робот Boxie создан американским инженером Александром Ребеном из Массачусетского технологического института. Boxie, похожий чем-то на героя известного всем мультфильма Валл-И, должен помочь сотрудникам средств массовой информации. Маленький и юркий папарацци полностью сделан из картона, передвигается он при помощи гусениц, а ориентируется на улице посредством ультразвука, что помогает ему преодолевать разнообразные препятствия. Интервью робот берет забавным детским голосом, а респондент в любой момент может прервать беседу, нажав на специальную кнопку. Boxie может записать около шести часов видео и отправить снятое своему хозяину, используя ближайшую точку Wi-Fi.

Morphex

Норвежский инженер Каре Халворсен создал шестиногого робота Morphex, который умеет превращаться в мяч и обратно. Кроме того, робот способен передвигаться. Движение робота происходит за счет двигателей, толкающих его вперед. Робот движется по дуге, а не по прямой линии. В силу своего дизайна Morphex не может самостоятельно исправить траекторию своего движения. В данный момент Халворсен работает над тем, чтобы решить данный вопрос. Ожидается любопытное обновление: создатель робота хочет добавить 36 светодиодов, которые позволили бы Morphex менять цвета.

Truckbot

Американцы Тим Хис и Райан Хикмен решили создать небольшого робота, в основе которого находится телефон Android. Созданный ими робот Truckbot довольно прост в плане его конструкции: телефон HTC G1 находится на верхушке робота, являясь его «мозгом». На данный момент робот умеет передвигаться по плоской поверхности, выбирать направления движения и сопровождать всяческими фразами столкновения с препятствиями.

Робот-пайщик

Однажды американец Брайан Дори, занимающийся разработкой плат расширения, столкнулся со следующей проблемой: запаивать двухрядную гребенку пинов своими руками очень сложно. Брайану был необходим помощник, поэтому он решил создать робота, который умел бы паять. На разработку робота у Брайана ушло два месяца. Сделанный робот оборудован двумя паяльниками, которые могут запаивать два ряда контактов одновременно. Управлять роботом можно через ПК и планшет.

Mechatronic Tank

В каждой семье есть своё излюбленное хобби. Например, в семье американского инженера Роберта Битти конструируют роботов. Роберту помогают его дочери-подростки, а супруга и новорожденная дочь оказывают им моральную поддержку. Наиболее внушительное их творение – самоходная установка Mechatronic Tank. Благодаря 20-килограммовой броне этот робот-охранник – гроза любого преступника. Восемь эхолокаторов, установленных на башне робота, позволяют ему рассчитать дистанцию до объектов, находящихся в его поле зрения, с точностью до дюйма. Робот ещё стреляет металлическими пулями со скоростью в тысячу выстрелов в минуту.

Робособака

Американец по имени Макс создал мини-копию знаменитого . Несущую конструкцию робота Макс сделал из обрезков пятимиллиметрового акрилового стекла, а для скрепления всех частей воедино им были использованы обычные резьбовые болты. Кроме того, при создании робота были использованы миниатюрные сервоприводы, отвечающие за движение его конечностей, а также детали из набора Arduino Mega, координирующие двигательный процесс механического пса.

Робот-шар

Робот-колобок был сконструирован Джеромом Демерсом, работает он на солнечных батареях. Внутри робота есть конденсатор, который соединен с деталями питания от солнца. Он нужен для накапливания энергии в непогоду. Когда солнечной энергии достаточно, шар начинает катиться вперед.

Роборука

Изначально преподавателем Технологического института Джорджии Джилом Вайнбергом была сконструирована роборука для барабанщика, которому ампутировали руку. Затем Джил создал автоматизированную технологию синхронизации, благодаря которой двурукий барабанщик мог бы пользоваться роборукой в качестве дополнительной руки. Роборука реагирует на манеру игры барабанщика, создавая свой собственный ритм. Также роборука умеет импровизировать, анализируя при этом ритм, в котором играет барабанщик.

DisneyResearchHub / YouTube

Инженеры из Disney Research разработали метод, позволяющий роботам или анимированным персонажам выполнять быстрые движения без остаточного раскачивания, которое обычно возникает после них. Для этого на этапе планирования движения алгоритм анализирует поведение модели и оптимизирует движения электромоторов так, чтобы погасить низкочастотные колебания, рассказывают авторы статьи в журнале ACM Transactions on Graphics.

Одно из отличий реального устройства от идеальной модели заключается в том, что при движении в нем неизбежно возникают деформации. В случае с быстрыми движениями и тяжелыми компонентами эти деформации приводят к достаточно сильным остаточным колебаниям. К примеру, если переместить висящий трос в другую точку, после остановки руки он еще долго будет раскачиваться из стороны в сторону, пока колебания окончательно не пропадут. Основных путей решения этой проблемы два: сделать детали как можно более жесткими, но это обычно подразумевает и увеличение массы, или сделать движения как можно более медленными, что так же не всегда приемлемо.

Есть и третий путь — заранее совершать помимо целевых движений дополнительные, призванные скомпенсировать будущие колебания. Инженеры под руководством Морица Бехера (Moritz Bächer) создали алгоритм, позволяющий оптимизировать движения анимированных персонажей, состоящих из жестких и гибких сегментов, таким образом, чтобы минимизировать остаточные колебания после быстрых движений.

Сначала необходимо создать модель анимируемого персонажа. Она состоит из жестких сегментов, соединенных между собой механическими соединениями, а также деформируемых сегментов, соединенных с жесткими. После этого алгоритм получает от пользователя движения модели в виде набора изменений углов поворота моторов. Затем алгоритм проводит квазистатическую симуляцию, в результате которой он получает набор промежуточных состояний модели без учета деформаций, возникающих во время быстрого движения. На их основе он затем меняет заданные пользователям движения таким образом, чтобы промежуточные состояния динамической модели были максимально близки к промежуточным состояниям модели во время квазистатической симуляции.

Авторы проверили работу алгоритма на пяти разных моделях, в том числе достаточно сложных, таких как человекоподобный персонаж, боксирующий или играющий на барабанах. Эксперименты на реальных персонажах из проволоки показали, что алгоритм достаточно эффективно гасит остаточные колебания, хотя и не полностью.

В прошлом году немецкие инженеры создали отчасти похожий алгоритм, предназначенный для дронов. Он позволяет им перемещать подвешенные грузы таким образом, чтобы погасить их остаточное движение после перемещение. Для этого дрон тормозит не в конце маневра, а чуть заранее, останавливая груз, а затем снова разгоняется и прилетает в конечную точку.

Кроме того, ранее мы рассказывали о другой работе группы Морица Бехера, касающейся роботов из проволоки. Разработчики создали алгоритм, позволяющей с помощью изгибов создавать из проволоки части тела анимированных персонажей, способных выполнять различные движения. Пользователь задает строение тела, состоящее из прямых сегментов, соединенных сочленениями, а также показывает целевые движения. После этого алгоритм автоматически заменяет прямые сегменты на изогнутые проволоки, форма которых подобрана таким образом, чтобы один и тот же набор проволок мог охватить все заданные движения.

Григорий Копиев

Система создания роботов из проволоки за 13 минут

17.07.2017 Занимательная робототехника

Инженеры из Дании и США разработали аппарат, который создает роботов из проволоки. В зависимости от условий, в которых будет применяться робот, аппарат адаптирует его форму, согнув должным образом проволоку и приделав к ней один или несколько моторов.

Устройство состоит из двух основных частей: непосредственно заготовки для робота, а также аппарата для придания ему формы. Заготовка представляет собой три отрезка металлической проволоки, объединенных двумя моторами, которые могут крутить проволоку вокруг своей оси. Нужную форму роботу придает специальный аппарат, который инженеры называют принтером. Основу такого принтера составляет колесо с штырем, которое при повороте изгибает проволоку до нужного состояния. Группа инженеров и ранее разрабатывала похожие системы, теперь они доработали одну из версий. Новый прототип управляется программой с эволюционной нейросетью, поэтому со временем он будет создавать более эффективные конструкции.

Чтобы создать робота, нужно лишь загрузить проволоку в принтер и описать задачи и условия, в которых он будет использоваться. Система сама рассчитает форму для проволоки. К примеру, для лазанья по горизонтальной трубе она создаст одного робота, а для перемещения по полу — другого.

Поскольку инженеры выбрали проволоку из алюминиевого сплава, после использования ее можно выпрямить и снова загрузить в принтер. Исследователи считают, что их концепция после некоторой доработки может быть полезна для космических миссий, потому что использовать отдельных роботов для каждой задачи слишком затратно с точки зрения веса.

Быстро создаваемые роботы давно привлекает инженеров. К примеру, исследователи из Массачусетского технологического института разработали концепцию печати на 3D-принтере шагающих роботов с полностью готовыми к использованию гидравлическими узлами, в которые при печати заливается жидкость.

Робот своими руками: простой пошаговый мастер-класс для начинающих с фото и видео

Робот – одна из самых любимых поделок для детей всех возрастов. Фигурки можно изготовить самостоятельно из самых разных и порой даже неожиданных материалов: от ненужных коробок до съедобной мастики. Рассмотрим подробно, какими способами может быть изготовлен робот быстро и легко своими руками. Описания и пошаговые фото приведены ниже.

Делаем различных роботов своими руками в пошаговых мастер-классах

Робот Биби крючком.

Один из самых симпатичных и забавных персонажей – робот Биби из всеми любимых «Смешариков». Круглую фигурку несложно связать крючком из остатков разноцветной пряжи.

Необходимые материалы:

  • акриловая или хлопковая пряжа желтого и бирюзового цвета, а также немного черных, коричневых, зеленых и красных ниток;
  • крючок подходящего размера;
  • синтепон;
  • картон;
  • проволока;
  • иголка;
  • ножницы.

Порядок работы.

Нитками желтого цвета набираем две петли и замыкаем их в кольцо, обвязываем его 6 столбиками без накида. Во втором ряду провязываем 12 столбиков без накида, затем в каждом ряду равномерно прибавляем по 6 столбиков. С 9 по 16 ряд вяжем без прибавок, в каждом ряду должно получиться по 48 столбиков. С 17 ряда убавляем петли в обратной последовательности, пока не получится круглая заготовка. По мере вязания набиваем деталь синтепоном.

Приступаем к вязанию корпуса. Для одной детали набираем нитками бирюзового цвета две воздушных петли, замыкаем их в кольцо и обвязываем его 6 столбиками без накида. Во втором ряду провязываем 12 столбиков без накида. В третьем и последующих рядах делаем равномерные прибавки по 6 столбиков, чередуя классические и рельефные столбики. В 9 ряду провязываем последнюю прибавку, должно получиться 54 столбика без накида. Следующий ряд вяжем без прибавок, затем обвязываем заготовку полустолбиками, вводя крючок за заднюю стенку петель. В 12 ряду чередуем 2 столбика без накида, шишечку из 4 незавершенных столбиков с накидом и 8 столбиков без накида. Затем в 13 ряду обвязываем получившуюся полусферу столбиками без накида и обрываем нить. Аналогичным образом вяжем вторую деталь. Можно использовать другие схемы вязания корпуса.

Собираем желтое основание и детали корпуса, оставив место под глазки. Из ниток бирюзового цвета вяжем ручки произвольной формы и присоединяем их к корпусу. Затем из обрезков ниток вяжем колеса, антенну, декоративные клавиши и лампочки, глаза. Пришиваем детали к фигурке, вышиваем зрачки и блики на глазках. В антенну предварительно вставляем проволоку и закручиваем ее спиралью. Нитки обрезаем и аккуратно заправляем. Робот Биби готов!

Мягкая игрушка из фетра.

Кто сказал, что робот обязательно должен быть из металла и пластика или, на худой конец, картона? Забавный робот-девочка из фетра вполне может заменить мягкую игрушку или миниатюрную фигурку амигуруми.

Для изготовления маленькой игрушки в стиле амигуруми из мягкого фетра или флиса вырезаем квадратные детали следующих размеров:

  • 4,5 см для туловища;
  • 3,5 см для головы;
  • 2,0 см для ног;
  • 1,5 см для рук.

Для каждой части тела понадобится по 6 квадратиков. При желании размеры заготовок можно значительно увеличить, чтобы можно было сшить большую мягкую игрушку.

Выкраиваем заготовки без припусков или с минимальными припусками по 1-2 мм. Сшиваем детали с каждой стороны сметочным швом, пока не получится кубик. Перед тем, как прошить последнюю сторону, набиваем заготовку синтепухом или другим наполнителем. Следим, чтобы волокна наполнителя не торчали по краям кубика, при необходимости лишнее обрезаем.

Аналогичным образом сшиваем все части тела будущего робота и соединяем их между собой иголкой и ниткой или клеевым пистолетом. Пришиваем глазки из полубусин, вышиваем ресницы, при желании пришиваем бантик и другие украшения. Миниатюрную фигурку можно оформить в виде магнита на холодильник, брелока или брошки.

Робот из коробок.

Забавный и очень милый робот получается из ненужных коробок. Можно использовать коробки целиком, чтобы получить изделие большого размера, или обрезки коробочного гофрокартона для получения миниатюрной фигурки.

Чтобы сделать маленького робота из коробок, можно использовать следующий шаблон.

Выкройку нужного размера переносим на картон и аккуратно складываем детали по линиям сгиба. Чтобы не образовались рваные заломы и складки, следует воспользоваться канцелярским ножом. В детали для головы аккуратно делаем прорези в виде глаз и носа, при желании форму отверстий можно видоизменить. Склеиваем все припуски с помощью клея ПВА или «Момент» и собираем фигурку, начиная с корпуса. Руки и ноги можно сделать на шарнирном креплении, чтобы они могли двигаться.

Если у вас есть готовые аккуратные и чистые коробки подходящего размера, можно воспользоваться ими. Этот способ отлично подойдет для начинающих. Аналогичным образом можно сделать робота из других, более прочных материалов – дерева или фанеры. В этом случае необходимо выпилить из фанеры заготовки необходимого размера, ошкурить края и склеить их в кубики с помощью клейкой ленты. Далее сборка осуществляется по аналогии с фигурой из картона или готовых коробок.

Робот из спичечных коробков.

Простого и симпатичного робота можно сделать из спичечных коробок.

Для изготовления поделки потребуется 9 спичечных коробков, цветная бумага и клей. Пять коробков для ручек, ножек и головы оклеить цветной бумагой, на заготовке для головы нарисовать изображение лица черным маркером. Четыре оставшихся коробка склеить между собой и оклеить полученную заготовку цветной бумагой. Собрать робота, при желании украсить его: сделать антенны из спичек или палочек, наклеить или нарисовать дополнительные элементы.

Робот из пачек сигарет.

Классическая поделка нашего детства – робот из пачки сигарет. Для его изготовления понадобится несколько пустых пачек и клей.

Из 8 пачек собираем корпус, сверху клеим голову, ставя сигаретные пачки перпендикулярно корпусу. Из крышек делаем уши и рот. Собираем ноги из трех пачек каждая и ставим на них корпус с приклеенной головой. Из двух пачек делаем руку, согнутую в локте. Приклеиваем ручки к корпусу в местах крышек. Оформляем роботу лицо, из кусочков картона делаем глаза и антенны.

Аппликация из геометрических фигур.

Даже малыши могут с легкостью справиться с изготовлением изображения робота – забавной аппликации из геометрических фигур.

Необходимо заранее нарисовать и вырезать геометрические фигуры разной формы и размера: круги, прямоугольники, квадраты, треугольники. С помощью клея ПВА или клеевого карандаша наклеиваем вместе с ребенком фигуры на лист бумаги так, чтобы получилось изображение робота. Маркером дорисовываем мелкие детали или оформляем фон. Эта работа научит малышей ориентироваться в цветах, размерах и формах, разовьет мелкую моторику.

Серьги «Робот» из проволоки.

В форме робота можно изготовить необычное украшение – оригинальные серьги из проволоки и крупных бусин.

Нарезаем проволоку на отрезки одинакового размера и делаем из них плотные спиральки, накручивая на стержень или тонкую трубочку. Из проволоки, четырех спиралек и двух бусинок белого или серебристого цвета складываем голову, концы проволоки продеваем в крупную цветную бусину и разгибаем в стороны для формирования рук. Для каждой руки потребуется две спиральки и четыре маленькие бусины. Сложив руки роботу, приступаем к формированию туловища и ног. Для этого снова пропускаем концы проволоки через крупную цветную бусину и делаем ноги, состоящие из двух спиралек и маленькой бусинки каждая. Закрепляем и обрезаем проволоку. Аналогичным образом делаем вторую сережку, прикрепляем швензы.

Робот из пластиковых бутылок.

Из бросового материала можно сделать множество разнообразных поделок. Очень необычная и оригинальная фигурка робота получается из пластиковых бутылок.

Для того чтобы сделать такого робота, необходимо с помощью канцелярского ножа отрезать горлышко и дно бутылки для корпуса, а также вырезать фигурные детали для рук и ног. В качестве декоративных элементов и креплений будем использовать крышки и другие детали от пластиковой тары. С помощью шила делаем отверстия в нужных местах и соединяем все заготовки проволокой. Закрепляем проволоку и прячем ее внутри фигурки.

Робот из мастики.

Съедобного робота можно сделать из мастики и украсить им торт для детского праздника.

Для изготовления подобной фигурки потребуется пищевая мастика красного, синего и белого цвета. Каждую деталь лепим по отдельности и соединяем с помощью зубочисток или склеиваем. В последнюю очередь оформляем личико и делаем дополнительные детали. Свечки для торта можно использовать в качестве антенн.

Видео-подборка по теме статьи

Другие варианты роботов вы научитесь делать, посмотрев приведенные ниже видео.

Это был мой первый проект. В 2015 году у меня появилось дикое желание сделать что-нибудь необычное, футуристическое.

Не буду описывать все варианты, которые мне тогда приходили в голову. Остановился я на кибернетической руке. В то время подобных проектов было еще не так много. Но мне приглянулся проект одного французского художника Гаэля Ланжевена. Он предлагает всем желающим файлы для печати робота на 3D-принтере.

Конструкция

Набравшись вдохновения и смелости, я заказал несколько китайских сервоприводов и в ожидании посылки занялся проработкой конструкции. С 3D-печатью в то время были сложности (было реально дорого), поэтому я решил сделать конструкцию из дерева. Для этого понадобились пара деревянных дощечек, черенок от детской лопаты, толстая леска, немного крепежа и несколько вечеров, когда я, забыв про все на свете, строгал свое будущее творение.

Кисть вместе со всеми пальцами я сделал по образцу вышеупомянутого художника. А конструкцию предплечья уже разрабатывал самостоятельно с подгонкой под имеющиеся материалы и технические возможности. Здесь приведу модель этого узла.
Микроконтроллер взял взаймы у коллег по работе. Мне попалась отладочная плата с МК STM32L152. Для моих целей этого было более чем достаточно. Навыков программирования такого железа я не имел, поэтому вооружившись интернетом удалось на базе IDE Cocos создать рабочий алгоритм для управления механической рукой. Суть алгоритма проста: 5 входов контроллера настроены как аналоговые входы и при изменении сигнала на входе соответствующим образом меняют ширину управляющего импульса для сервопривода.
Для таких целей этот модуль подходит с избытком по необходимой периферии. Но другого под рукой просто не было.

В качестве сервоприводов были выбраны MG995 с металлическим редуктором и с достаточно высоким вращательным моментом порядка 10 кг/см. Диапазон ширины импульса такого привода составил — 500 … 2500 мкс, угол поворота -90 … +90°.

Управление рукой

Соблюдая все традиции дистанционного управления, я решил сделать для своей кибернетической руки управляющую перчатку. Чтобы рука повторяла все движения перчатки. Весь вопрос был в том, что использовать в качестве датчика. Покупной тензометрический датчик изгиба мне показался тогда дороговатым решением. Проработав разные варианты, я захотел самостоятельно изготовить оптический датчик изгиба. Для этого потребовался кусок силиконовой трубки, светодиод, фототранзистор и пара резисторов (для одного датчика).

Принцип работы следующий: с одной стороны трубки устанавливается светодиод, а с другой — фотоэлемент. Сопротивление фотоэлемента зависит от светового потока, попадающего на него и соответственно от угла сгиба трубки. Таким образом, сгибая палец, мы меняем уровень аналогового сигнала на входе контроллера, который в свою очередь, с помощью сервопривода поворачивает палец на механической руке на нужный угол.

Механическая рука очень хорошо повторяла все движения перчатки, а также позволяла захватывать разные предметы, например, маленький мячик. Коллеги и друзья были приятно удивлены получившейся робототехнической игрушкой.

К сожалению, дальше я забросил этот проект, переключившись на более интересные темы. Но этот первый опыт, тот детский восторг, когда ты собираешь это своими руками, навсегда останется в моей памяти. С тех времен осталось только одно любительское видео, которое я даже раньше и не планировал публиковать.

С тех пор я перепробовал много разных технических направлений. Но робототехника покорила меня навеки. В следующих публикациях (например, Робот-муравей) вы увидите мои новые, более интересные творения!

Робо-рука. Часть 2. Инструкция по сборке

В этой статье мы максимально подробно изложим процесс сборки настольного манипулятора, описанного в этой статье, на случай, если вы захотите его повторить. Вот что мы в итоге получим:

Манипулятор в сборе

1. Подготовка деталей

Листовое оргстекло продается с защитными пленками, наклеенными на обе стороны поверхности. При лазерной резке эти пленки обычно оставляют, чтобы окалина образовывалась только на них. Перед использованием вырезанных деталей нужно при помощи канцелярского ножа снять эти пленки (с двух сторон!).
В нашем манипуляторе используются детали из листа толщиной 3мм

…и 5мм

2. Установка правого сервопривода

Для сборки вам потребуются пластиковые детали и следующий крепеж:

  1. Сервопривод MG995 — 1шт
  2. Диск серводвигателя — 1шт
  3. М4х12 винт с головой под в/ш — 4шт.
  4. М3х14 винт с головой под в/ш — 4шт.
  5. М4 гайка — 4шт.
  6. М3 шайба — 4шт.
  7. М3 шайба гроверная — 4шт

Для начала установите и прикрутите сам сервопривод. Посадочное место для него симметричное, поэтому следите, чтобы привод был установлен именно так, как на фотографии:
Затем соедините алюминиевый диск для вала сервопривода с качалкой.
Установите качалку на вал в произвольное положение и установите сервопривод в среднее положение. Затем снимите качалку и установите ее таком же положении, как на фотографии:
Проверьте чтобы из положения, изображенного на фотографии, качалка могла двигаться на +/- 90 градусов. Это очень важно! Иначе рука не сможет двигаться.
Прикрутить качалку к валу сервопривода винтом можно, но совершенно не обязательно. Конструкция отлично держится и без этого.

3. Установка левого сервопривода

Второй привод необходимо установить пока без качалки. Крепеж:

  1. Сервопривод MG995 — 1шт
  2. М4х12 винт с головой под в/ш — 4шт.
  3. М4 гайка — 4шт.

Прикрученный, он должен выглядеть точно так, как на фото:

4. Сборка основания

Для сборки поворотного основания подготовьте следующие комплектующие и крепеж:

  1. Сервопривод MG995 — 1шт
  2. Диск сервопривода — 1шт
  3. Подшипник 30х55х13 — 1шт
  4. М4х12 винт с головой под в/ш — 4шт.
  5. М3х25 винт с потайной головкой — 3шт.
  6. М3х15 стойка шестигранная латунная мама-мама — 4шт
  7. М3х14 винт с головой под в/ш — 4шт.
  8. М3х10 винт с головой под в/ш — 9шт.
  9. М4 гайка — 4шт.
  10. М3 гайка — 3шт.
  11. М3 гайка квадратная — 1шт.
  12. М3 шайба — 19шт.
  13. М3 шайба гроверная — 7шт.

Квадратное основание придется доработать. Отверстия на 3мм нужно рассверлить зенкером так, чтобы они скрывали головку винта М3, как на фото:
Установите опорное кольцо для подшипника и прикрутите диск сервопривода к верхнему диску подшипника. На этом же этапе можно прикрутить сервопривод к прямоугольной площадке (следите за его положением!).
На следующем этапе сначала установите подшипник и прижмите его сверху. Закрутите три гайки на винты с потайными головками. После этого внешнее кольцо подшипника должно свободно вращаться.
Одновременно сложите три наружных кольца и скрутите их вместе стойками. Обратите внимание, что замкнутые кольца должны быть на наружных частях. Допуски размеров деталей зависят от конкретных условий производства и может выйти так, что они будут налазить на подшипник с большим усилием. Можно немного обработать эти кольца канцелярским ножом, чтобы упростить надевание.
Перед тем как надевать внешнее кольцо, вставьте в паз квадратную гайку и закрутите в нее винт. Позже она поможет зафиксировать это кольцо.
Теперь можно прикрутить прямоугольную поворотную площадку. Подберите глубину установки кольца подшипника такой, чтобы вал сервопривода максимально вошел в диск. Для этого сервопривода можно не подбирать среднее положение. После прикручивания проверьте, что двигатель свободно вращается и зажмите прижимной винт подшипника.

5. Сборка плеча

Крепеж для сборки:

  1. Диск сервопривода — 1шт
  2. М3х15 стойка шестигранная латунная мама-мама — 2шт
  3. М3х14 винт с головой под в/ш — 4шт
  4. М3х10 винт с головой под в/ш — 4шт
  5. М3 шайба — 12шт
  6. М3 шайба гроверная — 8шт

Для начала нужно прикрутить металлический диск сервопривода и стойки. Детали симметричные, главное, чтобы круглые вставки из оргстекла не оказались на наружной части руки.
После этого можно прикручивать верхнюю часть:

6. Сборка локтевой тяги

Эта тяга передает усилие сервопривода на локоть. Для ее сборки потребуются:

  1. Подшипник 3х8х3 — 1шт
  2. Штифт d6мм, длиной 30мм — 1шт
  3. М3х15 стойка шестигранная латунная мама-мама — 1шт
  4. М3х14 винт с головой под в/ш — 4шт
  5. М3 шайба узкая — 2шт
  6. М3 шайба — 2шт
  7. М3 шайба гроверная — 1шт

Эта первая деталь с маленьким подшипником. Между подшипниками и деталями руки обязательно должны стоять узкие шайбы М3, которые не блокируют внешнее кольцо. Шайбы из оргстекла тоже обязательно устанавливать, чтобы деталь не соскочила с подшипника. Для начала вставьте и подшипник и вставьте в шайбу из оргстекла винт с узкой шайбой:
Далее вставьте винт в подшипник и накиньте вторую зауженную шайбу на подшипник:
Теперь можно прикрутить планку, использовав для этого латунную стойку. После затяжки винта проверьте, что детали могут свободно двигаться относительно друг друга.
Теперь эту тягу можно установить на плечо.
Сначала плечо нужно установить на сервопривод. Установите вал двигателя в среднее положение!. Для этого сначала наденьте плечо в произвольном положении, на глаз, двигая плечо, определите крайние положения вала, затем установите его в среднее положение и снимите плечо. Далее плечо нужно установить так, как показано на фото:
Теперь возьмите штифт диаметром 6мм и проденьте его в отверстие через плечо и локтевую тягу:
Теперь можно приступить к крупноузловой сборке.

7. Сборка узлов

Потребуется следующий крепеж:

  1. М3х10 винт с головой под в/ш — 1шт
  2. М3х12 винт с головой под в/ш — 6шт
  3. М3 шайба — 7шт
  4. М3 шайба гроверная — 7шт
  5. М3 гайка квадратная — 6шт

И вот эти, ранее собранные, узлы:
Для начала нужно их просто все собрать вместе при помощи пазов.
Сразу прикрутите качалчку сервопривода локтя к тяге.
Следующая операция требует определенной сноровки. Удобнее всего подкладывать квадратные гайки в пазы пинцетом и закручивать в них винты. С каждой стороны по три штуки.
После того, как вы стяните детали шестью винтами, собранная конструкция будет выглядеть вот так:

8. Сборка локтя

Для сборки локтя вам потребуются детали из оргстекла и следующий крепеж:

  1. М3х15 стойка шестигранная латунная мама-мама — 2шт
  2. М3х10 винт с головой под в/ш — 4шт
  3. М3 шайба — 4шт
  4. М3 шайба гроверная — 4шт

Собирается локоть также как и плечо. Перепутать что-то будет сложно, так как детали симметричны. На локте мы нанесли логотип нашего блога. Если вы выгравировали и его тоже, то нам будет приятно если он будет виден на наружной части локтя.

9. Установка локтя

На этом этапе нужно будет прикрутить локоть к основной части руки, собранной ранее. На этом же этапе устанавливается треугольник, удерживающий клешню в фиксированном положении. Для этой трудоемкой операции потребуется очень немного крепежа:

  1. Подшипник 3х8х3 — 2шт
  2. М3х18 винт с головой под в/ш — 1шт
  3. М3х14 винт с головой под в/ш — 1шт
  4. М3 гайка — 2шт
  5. М3 шайба — 10шт
  6. М3 шайба узкая — 4шт
  7. М3 шайба гроверная — 2шт

Для начала нужно прикрутить левую сторону (на фотографии) с подшипником. Обратите внимание, что подбором количества шайб необходимо сделать так, чтобы во внутренней части руки винт как можно меньше выступал над гайкой.
Теперь установите два подшипника на треугольник. Один внутрь самого треугольника, а второй для плеча. Обратите внимание на ориентацию длинной и короткой стороны треугольника.
Теперь установите треугольник на его место. Длинная сторона треугольника должна быть ближе к основанию, короткая к кисти.
Накрутите гайку на винт по внутренней части руки.

10. Установка локтевой тяги

Это самый простой этап. Для него потребуются только две шайбы из оргстекла, подшипник и следующий крепеж:

  1. Подшипник 3х8х3 — 1шт
  2. М3х18 винт с головой под в/ш — 1шт
  3. М3 гайка — 1шт
  4. М3 шайба — 2шт
  5. М3 шайба узкая — 2шт
  6. М3 шайба гроверная — 1шт

Самое главное — следить чтобы тяга локтя была максимально параллельно плечу во всех плоскостях. Просто прикрутите тягу, которая раньше просто болталась к верхней части сервопривода:
Если все операции проделаны верно, то на этом этапе рука будет выглядеть так:
Вы даже можете проверить, что три основных двигателя двигаются свободно и все движения ограничены только деталями конструкции, а не внутренними ограничителями углов сервоприводов.

11. Установка первой кистевой тяги

Вам понадобится сама тяга и следующий крепеж:

  1. Подшипник 3х8х3 — 2шт
  2. М3х14 винт с головой под в/ш — 2шт
  3. М3 гайка — 2шт
  4. М3 шайба — 4шт
  5. М3 шайба узкая — 4шт
  6. М3 шайба гроверная — 2шт

Эта тяга удерживает треугольник в стационарном положении относительно земли.
Сначала прикрутите одну сторону тяги к ушку на основании руки.
С наружной стороны, как обычно, нужно установить шайбу из оргстекла.
Теперь можно прикрутить вторую сторону тяги к треугольнику. Для этого потребуется установить дополнительную шайбу, чтобы тяга была максимальная параллельно с плечом.
Головка винта обязательно должна быть с внутренней стороны, иначе она будет цепляться за локоть.

12. Установка второй тяги руки

Для установки этой тяги потребуются:

  1. Подшипник 3х8х3 — 1шт
  2. М3х14 винт с головой под в/ш — 1шт
  3. М3 гайка — 1шт
  4. М3 шайба — 2шт
  5. М3 шайба узкая — 2шт
  6. М3 шайба гроверная — 1шт

Вся сборка сводится к тому, что нужно прикрутить эту тягу к треугольнику:
Теперь можно приступать к сборке ксити.

13. Сборка кисти

Для сборки захвата понадобятся детали из оргстекла и следующие комплектующие:

  1. Сервопривод MG90S — 2шт
  2. М2х10 винт — 4шт
  3. М2 гайка — 4шт
  4. М3х10 винт с головой под в/ш — 2шт
  5. М3х18 винт с головой под в/ш — 2шт
  6. М3х25 винт с головой под в/ш — 1шт
  7. М3 шайба — 8шт
  8. М3 шайба гроверная — 7шт
  9. М3 гайка — 3шт

Для прикручивания качалок сервоприводов можно использовать крепеж из комплекта, но мы предпочитаем использовать обычные винты М2. Если вы хотите сделать также, то отверстия надо рассверлить (а крепеж докупить).
Также одну из качалок надо подрезать.
Для начала винтами на М2 прикрутите сервоприводы. Следите внимательно, чтобы на деталях они были установлены также, как на фото:
Затем установите треугольные детали кисти и свободный «палец» захвата. Захват устанавливается с прокладкой из трех шайб. Закрутить его надо очень слабо при помощи гайки с нейлоновой вставкой. Он должен двигаться с одной стороны максимально свободно и, с другой стороны, с минимальным люфтом. Специальная гайка во время движения предотвратит самоотвинчивание крепления.

Далее прикрутите винтами качалки сервоприводов. На фото видно, для чего мы укорачивали одну из качалок.
Теперь можно прикрутить качалки к сервоприводам. Прежде чем сделать это — установите сервоприводы в среднее положение. Затем установите качалки именно так, как показано на фото. Обратите внимание, что нужно совместить соответствующие зубцы клешни. После установки закрутите винты и убедитесь, что все валы вращаются свободно, а клешня закрывается и открывается
Теперь осталось только объединить эти две части. Сделайте это так, как показано на фото
Клешня собрана.

14. Установка кисти

Для установки кисти на манипулятор потребуются четыре шайбы из оргстекла и перечисленный ниже крепеж:

  1. Подшипник 3х8х3 — 2шт
  2. М3х14 винт с головой под в/ш — 3шт
  3. М3 шайба — 6шт
  4. М3 шайба узкая — 6шт
  5. М3 шайба гроверная — 3шт
  6. М3 гайка — 3шт

Шарнирные соединения собираются как обычно. Обратить внимание стоит только на дополнительную шайбу с внутренней стороны кисти.

После того, как нижние два соединения собраны можно накинуть верхнюю тягу.
На этом этапе вся механическая часть руки собрана:

15. Установка и подключение электроники

Наша рука собрана на основе платы EduBoard и специального коммутационного шилда для подключения сервоприводов. Сама плата прикручена к основанию манипулятора при помощи фторопластовых стоек и винтов.
Сверху на эту плату устанавливается шилд с разъемами для сервопривоодов:
Чтобы подключить сервоприводы кисти потребуются дополнительные удлинительные провода. Обмотайте их вокруг манипулятора так, чтобы они не могли передавиться.
Все. Манипулятор полностью собран:

16. Изменение установки клешни

Захват манипулятора может быть установлен как перпендикулярно рабочей поверхности, так и параллельно ей. То или иное положение удобно в разных конкретных случаях.
Для этого не потребуется никакого дополнительного крепежа. Для начала нужно просто снять клешню с шарниров:
А затем установить обратно, изменив направление:
Теперь манипулятор может легко ухватить, к примеру, стакан:

Вместо заключения

Остальные статьи цикла статей здесь:
Робо-рука. Часть 1. Описание (все ссылки на фалы для скачивания здесь)
Робо-рука. Часть 3. Электроника и программирование

Мы будем очень рады, если вы поддержите наш ресурс и посетите магазин наших товаров shop.customelectronics.ru.

Изготовление 6-осевой роботизированной руки

Мне очень интересно взаимодействие компьютеров с реальным миром. То, что я выполняю для клиентов в основном заканчивается на экране компьютера или в виде проекта, и получается что, я не делаю следующий шаг в реальный физический мир. Так что это то, что я захотел сделать, чтобы научиться чему-то новому.

Я знал, что мне были необходимы еще некоторые инструменты, если я хочу сделать нечто большее. Поэтому в этом году, я сделал этот шаг и купил себе дешевые китайские металлообрабатывающие станки.

На станке с ЧПУ, я мог бы сделать все, что я когда-либо хотел, Таким образом, мне в голову пришла мысль, чтобы попытаться сделать промышленный 6-осевой манипулятор. Это было бы идеальным проектом, чтобы объединить свою вновь обретенную любовь к созданию физических вещей, со старой (но не исчезнувшей) любовью к программированию.

Я купил себе запас алюминия, подшипники, двигатели и т.д., и много всего для фрезерования, нарезания внутренней резьбы, сверления, завинчивания, печати, пайки и программирования. Вот что в результате всего этого появилось:

Я не документировал процесс на столько, на сколько я хотел бы это сделать, но я был достаточно умен, чтобы снять видео на каждом этапе.

Так что это своего рода видео о создании (пропустите ролик до конца, для того чтобы увидеть готового робота в действии).

Дальше по подробнее и немного фотографий:

Электромеханика

Я недооценил величину крутящего момента, требуемого для перемещения манипулятора. Предполагаю, что это стандартная ошибка начинающих. Мне потребовалось несколько переделок и большое количество разочарований, прежде чем я получил то что нужно. Для этого мне потребовалось улучшить дизайн и добавить больше коробок передач.

Было бы хорошо иметь планетарные редукторы но, к сожалению, они стоят целое состояние. Так что мне пришлось использовать несколько относительно дешевых червячных коробок передач. Они прекрасно работают, но у них есть довольно много проблем, которые влияют на точность робота. Но по крайней мере он имеет необходимую силу для перемещения.

Я использовал шаговые двигатели так как они позволяют держать определенное положение достаточно просто. Но мне нужно было что-то, чтобы синхронизировать начальное положение между роботом и компьютером. Поэтому я использовал индуктивные датчики на каждой из осей, чтобы получить какую-то начальную позицию.

Рука

Я напечатал руку на 3D принтере, с намерением использовать ее в качестве прототипа, но она так прекрасно работала, что я ее оставил.

Я использовал стандартный дизайн руки робота. Всего два серво-двигателя для открытия и закрытия. Я решил, что было бы хорошо, чтобы был какой-то датчик давления установленный так, чтобы рука знала о том что она что-то держит. Для этого я взял датчики давления из дешевых кухонных весов, и встроил их в руку.

Я не нашел много информации о том, как использовать такие датчики давления, которые у меня были (4 датчика, 3 провода на каждый) Мне потребовалось немного времени, чтобы выяснить как их подключить. У меня получилась такая схема:

Рука имеет свой собственный Arduino, потому что я хотел, чтобы она могла обмениваться информацией с чем-то еще.

Программное обеспечение

Робот управляется Arduino, который управляет шаговыми двигателями и ускорением.

Для руки я написал программу на C ++.

После всего этого робот мог делать заранее запрограммированные вещи. Но это было скучно, и поэтому я сделал простую программу, где робот искал случайно размещенные кубы и пытался построить из них башню.

Робот использует камеру на руке для фотографирования пола. После этого я сделал цветные кубики и края обнаружения, чтобы робот мог их найти.

Исходники можно найти здесь:

Arduino часть

PC часть

admin

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Наверх