Домашен робот. Малък домашен робот. Какво може да се възпитава с този комплект

В момента моят робот е почти готов.

Разполага с безжична камера, сензор за разстояние (и камерата, и този сензор са монтирани на въртящата се кула), сензор за препятствия, енкодер, приемник на сигнал за дистанционно управление и RS-232 интерфейс за свързване към компютър. Работи в два режима: автономен и ръчен (получава контролни сигнали от дистанционното управление), камерата може да се включва/изключва и дистанционно или от самия робот за пестене на батерията. Пиша фърмуер за сигурност на апартамента (прехвърляне на изображение към компютър, детекция на движение, обход на стаята).

Как да си направим робот от различни материали у домабез подходящо оборудване? Такива въпроси все по-често започват да се появяват в различни блогове и форуми, посветени на производството на всякакви устройства със собствени ръце и роботика. Разбира се, изработването на модерен, многофункционален робот е почти невъзможна задача у дома. Но е напълно възможно да се направи най-простият робот на една микросхема на драйвера и с помощта на няколко фотоклетки. Днес не е трудно да се намерят диаграми в Интернет с подробно описание на етапите на производство на мини-роботи, които могат да реагират на източници на светлина и препятствия.

Ще получите много пъргав и подвижен робот, който ще се скрие в тъмното, или ще се движи към светлината, или ще бяга от светлината, или ще се движи в търсене на светлина, в зависимост от начина на свързване на микросхемата с двигатели и фотоклетки.

Можете дори да накарате вашия интелигентен робот да следва само светла или, обратно, тъмна линия, или можете да накарате мини-робота да следва ръката ви - просто добавете няколко ярки светодиода към неговата верига!

Всъщност дори начинаещ, който тепърва започва да овладява този занаят, може да направи обикновен робот със собствените си ръце. В тази статия ще разгледаме варианта за домашен робот, който реагира на препятствия и ги избягва.

Нека да преминем направо към въпроса. За да направим домашен робот, се нуждаем от следните части, които лесно можете да намерите под ръка:

1. 2-ри батерии и калъф за тях;

2. Два мотора (по 1,5 волта всеки);

3. 2 SPDT превключвателя;

4. 3 скоби;

4. Пластмасова топка с дупка;

5. Малко парче твърда тел.

Етапи на изработване на домашен робот:

1. Нарежете парче тел на 13 части, по шест сантиметра всяка, и оголете всяка от двете страни с по 1 см.

С поялник свързваме 3 проводника към SPDT превключвателите и 2 проводника към двигателите;

2. Сега вземаме кутия за батерии, от едната страна на която се простират два многоцветни проводника (най-вероятно черни и червени). Трябва да запоим друг проводник от другата страна на кутията.

Сега трябва да разгънете кутията на батерията и да залепите двата SPDT превключвателя отстрани със запоения V-образен проводник;

3. След това от двете страни на тялото трябва да залепите двигателите, така че да се въртят напред.

След това вземаме голяма кламер и я разгъваме. Плъзваме неогъната кламер през проходния отвор на пластмасовата топка и изправяме краищата на кламера успоредно един на друг. Залепваме краищата на кламера към нашата структура;

4. Как да си направим домашен робот, така че наистина да избягва препятствията? Важно е да запоите всички инсталирани проводници, както е показано на снимката;

5. Изработваме антени от неогънати кламери и ги залепваме към SPDT ключове;

6. Остава да поставите батериите в кутията и домашният робот ще започне да се движи, избягвайки препятствията по пътя си.

Сега знаете как да направите домашен робот, който може да реагира на препятствия.

Как можете сами да направите робот с определени принципи на поведение?Цял клас от такива роботи е създаден с помощта на BEAM технология, чиито типични принципи на поведение се основават на така нареченото "фоторецепция". В отговор на промените в интензитета на светлината такъв мини-робот се движи по-бавно или, обратно, по-бързо (фотокинеза).

За да направим робот, чието движение е насочено от светлина или към светлина и е причинено от реакция на фототаксис, имаме нужда от два фотосензора. Реакцията на фототаксис ще се прояви по следния начин: ако светлината удари един от фотосензорите на BEAM-робота, съответният електродвигател се включва и роботът се обръща към източника на светлина.

И тогава светлината удря втория сензор и след това вторият електромотор се включва. Сега мини-роботът започва да се движи към източника на светлина. Ако светлината отново удари само един фотосензор, роботът отново започва да се върти към светлината и продължава да се движи към източника, когато светлината освети и двата сензора. Когато никаква светлина не удари някой от сензорите, мини роботът спира.

Как да си направим робот, който следва ръка?За да направите това, нашият мини-робот трябва да бъде оборудван не само със сензори, но и със светодиоди. Светодиодите ще излъчват светлина и роботът ще реагира на отразената светлина. Ако поставим дланта си пред един от сензорите, тогава мини-роботът ще се обърне в неговата посока.

Ако отдалечите леко дланта си от съответния сензор, роботът „послушно“ ще следва дланта. За да може отразената светлина да бъде ясно уловена от фототранзисторите, изберете ярко оранжеви или червени светодиоди (над 1000 mCd) за конструиране на вашия робот.

Не е тайна, че броят на инвестициите в областта на роботиката се увеличава всяка година, създават се много нови поколения роботи, с развитието на производствените технологии се появяват нови възможности за създаване и използване на роботи и талантливи самоуки майстори продължават да удивляват света с новите си изобретения в областта на роботиката.

Вградените фотосензори реагират на светлината и са насочени към източника, а сензорите разпознават препятствие по пътя и роботът променя посоката. За да направите такъв прост робот със собствените си ръце, не е необходимо да имате "седем педя в челото" и висше техническо образование. Достатъчно е да закупите (и някои части могат да бъдат намерени под ръка) всички необходими части, за да създадете робот и постепенно да свържете всички микросхеми, сензори, сензори, проводници и двигатели.

Нека разгледаме вариант на робот, направен от вибрационен двигател от мобилен телефон, изтощена батерия, двустранна лента и ... четка за зъби. За да започнете да правите този прост робот от наличните инструменти, вземете стария си ненужен мобилен телефон и отстранете вибрационния мотор от него. След това вземете стара четка за зъби и отрежете главата с прободен трион.

В горната част на главата на четката за зъби залепете парче двустранна лента, а отгоре - вибрационен двигател. Остава само да осигурите захранване на мини-робота, като инсталирате плоска батерия до вибрационния мотор. Всичко! Нашият робот е готов - поради вибрация, роботът ще се движи напред по четината.

♦ МАЙСТОРСКИЯ КЛАС ЗА "НАПРАВИЛНИ DIY": Кликнете върху снимката

♦ ВИДЕО УРОЦИ ЗА НАЧИНАЕЩИ:

Дори тези, които току-що са взели поялник, могат да направят най-простия робот.

Най-вече нашият робот (в зависимост от дизайна) ще се натъкне на светлината или, напротив, ще избяга от нея, ще тича напред в търсене на лъч светлина или ще се върне като къртица.

За нашия бъдещ "изкуствен интелект" се нуждаем от:

1. Микросхема L293D
2. Малък електромотор M1 (може да се извади от колички играчки)
3. Фототранзистор и резистор 200 ома.
4. Проводници, батерия и, разбира се, самата платформа, където ще се намира всичко това.

Ако добавите още няколко ярки светодиода към дизайна, тогава лесно можете да постигнете, че роботът просто ще тича след ръката или дори ще следва светла или тъмна линия. Нашето творение ще бъде типичен представител на роботите от клас BEAM. Принципът на поведение на такива роботи се основава на "фоторецепция", тоест светлината в този случай ще действа като източник на информация.

Нашият робот ще се придвижи напред, когато лъч светлина го удари. Това поведение на устройството се нарича "фотокинеза" - ненасочено увеличаване или намаляване на мобилността в отговор на промени в нивата на светлина.

В нашето устройство, както бе споменато по-горе, като фотосензор беше използван n-p-n фототранзистор от структурата PTR-1. Тук можете да използвате не само фототранзистор, но и фоторезистор или фотодиод, тъй като принципът на работа за всички елементи е един и същ.

Фигурата веднага показва схемата на свързване на робота. Ако все още не сте запознати достатъчно с техническите символи, тогава въз основа на тази диаграма ще бъде лесно да разберете принципите на обозначаване и свързване на елементи един с друг.

GND. Проводниците, свързващи различните елементи на веригата към земята (отрицателния полюс на захранването), обикновено не са напълно показани на диаграмите. Вместо това е начертано малко тире, за да се посочи заземяващата връзка. Понякога до тирето пишат "GND" - от английски. думите "земя" - земя.

Vcc. Това обозначение показва, че чрез тази част веригата е свързана към захранването - Положителен полюс! Понякога на диаграмите вместо тези букви често се изписва текущата оценка. В този случай + 5V.

Принципът на робота.

Когато светлинен лъч удари фототранзистора (на диаграмата е обозначен като PRT1), на изхода на микросхемата INPUT1 се появява положителен сигнал, който кара двигателя M1 да работи. Обратно, когато светлинният лъч спре да осветява фототранзистора, сигналът на изхода на микросхемата INPUT1 изчезва, следователно двигателят спира.

Резистор R1 в тази верига е предназначен да компенсира тока, преминаващ през фототранзистора. Номиналната стойност на резистора е 200 Ohm - разбира се, тук можете да запоявате резистори с други номинали, но трябва да се помни, че чувствителността на фототранзистора, а оттам и производителността на самия робот, ще зависи от номиналната стойност.

Ако стойността на резистора е голяма, тогава роботът ще реагира само на много ярък лъч светлина, а ако е малък, тогава чувствителността ще бъде много по-висока.

Накратко, не трябва да използвате резистори със съпротивление по-малко от 100 Ohm в тази верига, в противен случай фототранзисторът може просто да прегрее и да се повреди.

Цифрови и аналогови мултиметри за измерване Вериги за четене: екраниране, заземяване Вериги за четене: лампи и фотоклетки Ремонт на електрическа кана Направи си сам часовник с прожекция на изображение

Със сигурност, след като гледахте филми за роботи, вие повече от веднъж сте искали да изградите своя другар по оръжие, но не знаехте откъде да започнете. Разбира се, няма да можете да изградите двукрак терминатор, но и ние не се стремим към това. Всеки, който знае как правилно да държи поялник в ръцете си, може да сглоби прост робот и това не изисква дълбоки познания, въпреки че няма да се намесват. Аматьорската роботика не се различава много от схемата, само че е много по-интересна, защото тук са засегнати и области като механика и програмиране. Всички компоненти са лесно достъпни и не са толкова скъпи. Така че напредъкът не стои на едно място и ние ще го използваме в своя полза.

Въведение

Това, което ни трябва

Изработка на табло с МК

В нашия случай микроконтролерът ще изпълнява функциите на мозъка, но няма да започнем с него, а със захранването на мозъка на робота. Правилното хранене е ключът към здравето, затова ще започнем с това как правилно да храним нашия робот, защото обикновено това е грешката, която правят начинаещите строители на роботи. И за да работи нашият робот нормално, трябва да използвате стабилизатор на напрежението. Предпочитам микросхемата L7805 - тя е проектирана да осигурява стабилно напрежение от 5V на изхода, от което се нуждае нашия микроконтролер. Но поради факта, че спадът на напрежението на тази микросхема е около 2,5V, към нея трябва да се подаде поне 7,5V. Заедно с този стабилизатор се използват електролитни кондензатори за изглаждане на вълните на напрежението и диод трябва да бъде включен във веригата, за да се предпази от обръщане на полярността.
Сега можем да се справим с нашия микроконтролер. Корпусът за MK е DIP (по-удобно е да се запоява по този начин) и има четиридесет извода. На борда има ADC, PWM, USART и много други, които няма да използваме засега. Нека разгледаме няколко важни възела. Щифтът RESET (9-ти крак на MK) се изтегля от резистора R1 към "плюса" на захранването - това трябва да се направи! В противен случай вашият MK може неволно да бъде нулиран или, с други думи, да бъде бъгнат. Също така е желана мярка, но не е задължителна, свързването на RESET през керамичния кондензатор C1 към земята. На диаграмата можете да видите и електролит от 1000 uF, той спестява от спадове на напрежението, когато двигателите работят, което също ще има благоприятен ефект върху работата на микроконтролера. Кварцовият кристал X1 и кондензаторите C2, C3 трябва да бъдат поставени възможно най-близо до изводите XTAL1 и XTAL2.
Няма да говоря за това как да флашвам MK, тъй като можете да прочетете за това в интернет. Ще напишем програмата на C; аз избрах CodeVisionAVR като среда за програмиране. Това е доста удобна среда и полезна за начинаещи, тъй като има вграден съветник за създаване на код.

Моята роботна дъска

Моторен контрол

Сензори за препятствия

Първата версия на сензорите на моя робот

Фърмуер на робот

#включи
#включи

Следните редове са условни, тъй като стойностите на PORTC зависят от това как сте свързали драйвера на двигателя към вашия микроконтролер:

PORTC.0 = 1;
PORTC.1 = 0;
PORTC.2 = 1;
PORTC.3 = 0;

Стойността 0xFF означава, че изходът ще бъде log. "1" и 0x00 - дневник. "0".

Със следната конструкция проверяваме дали има препятствие пред робота и от коя страна е то:

Ако (! (PINB & (1< {
...
}

Ако светлината от IR диод удари фототранзистора, тогава на крака на микроконтролера се поставя лог. "0" и роботът започва да се движи назад, за да се отдалечи от препятствието, след което се обръща, за да не се сблъска отново с препятствието и след това отново тръгва напред. Тъй като имаме два сензора, проверяваме за наличие на препятствие два пъти - отдясно и отляво и следователно можем да разберем от коя страна е препятствието. Командата "delay_ms (1000)" показва, че ще отнеме една секунда, преди да бъде изпълнена следващата команда.

Заключение

Списък на компонентите:

• ATmega16 в DIP-40 пакет>
• L7805 в опаковка TO-220
• L293D в DIP-16 опаковка х2 бр.
• Резистори 0,25 W с номинални стойности: 10 kOhm x1 бр., 220 Ohm x4 бр.
• керамични кондензатори: 0,1 μF, 1 μF, 22 pF
• електролитни кондензатори: 1000 uF x 16 V, 220 uF x 16V x 2 бр.
• диод 1N4001 или 1N4004
• кристален резонатор на 16 MHz
• IR диоди: всички два са подходящи.
• фототранзистори, също всякакви, но реагиращи само на дължината на вълната на инфрачервените лъчи

Код на фърмуера:

Тип MK: ATmega16
Тактова честота: 16.000000 MHz
Ако имате различна кварцова честота, това трябва да бъде посочено в настройките на средата:
Проект -> Конфигуриране -> Раздел C компилатор
*****************************************************/

#включи
#включи

Void main (недействителен)
{
// Конфигуриране на портове за вход
// Чрез тези портове получаваме сигнали от сензори
DDRB = 0x00;
// Включете издърпващи резистори
PORTB = 0xFF;

// Настройване на портове за изход
// Чрез тези портове управляваме двигателите
DDRC = 0xFF;

// Основният цикъл на програмата. Тук четем стойностите от сензорите
// и задвижващи двигатели
докато (1)
{
// Да вървим напред
PORTC.0 = 1;
PORTC.1 = 0;
PORTC.2 = 1;
PORTC.3 = 0;
ако (! (ПИНБ & (1< {
// Върнете се 1 секунда назад
PORTC.0 = 0;
PORTC.1 = 1;
PORTC.2 = 0;
PORTC.3 = 1;
закъснение_ms (1000);
// обвивам
PORTC.0 = 1;
PORTC.1 = 0;
PORTC.2 = 0;
PORTC.3 = 1;
закъснение_ms (1000);
}
ако (! (ПИНБ & (1< {
// Върнете се 1 секунда назад
PORTC.0 = 0;
PORTC.1 = 1;
PORTC.2 = 0;
PORTC.3 = 1;
закъснение_ms (1000);
// обвивам
PORTC.0 = 0;
PORTC.1 = 1;
PORTC.2 = 1;
PORTC.3 = 0;
закъснение_ms (1000);
}
};
}

За моя робот

По желание пускам видео:

UPD.Презаредих снимките и направих малки корекции в текста.