Robotica in casa. Realizza tu stesso un robot a casa? Facilmente

Sicuramente, dopo aver visto abbastanza film sui robot, avrai spesso desiderato costruire il tuo compagno di battaglia, ma non sapevi da dove cominciare. Ovviamente non sarai in grado di costruire un Terminator bipede, ma non è quello che stiamo cercando di ottenere. Chiunque sappia come tenere correttamente un saldatore tra le mani può assemblare un semplice robot e questo non richiede una conoscenza approfondita, anche se non farà male. La robotica amatoriale non è molto diversa dalla progettazione di circuiti, solo molto più interessante, perché coinvolge anche ambiti come la meccanica e la programmazione. Tutti i componenti sono facilmente reperibili e non sono così costosi. Quindi il progresso non si ferma e lo useremo a nostro vantaggio.

introduzione

COSÌ. Cos'è un robot? Nella maggior parte dei casi questo dispositivo automatico, che reagisce a qualsiasi azione ambiente. I robot possono essere controllati da esseri umani o eseguire azioni preprogrammate. In genere, il robot è dotato di una varietà di sensori (distanza, angolo di rotazione, accelerazione), videocamere e manipolatori. La parte elettronica del robot è costituita da un microcontrollore (MC) - un microcircuito che contiene un processore, un generatore di orologio, varie periferiche, RAM e memoria permanente. Esistono numerosi microcontrollori diversi nel mondo per diverse applicazioni e sulla base è possibile assemblare potenti robot. I microcontrollori AVR sono ampiamente utilizzati per gli edifici amatoriali. Sono di gran lunga i più accessibili e su Internet puoi trovare molti esempi basati su questi MK. Per lavorare con i microcontrollori è necessario saper programmare in assembler o C e avere conoscenze di base di elettronica digitale e analogica. Nel nostro progetto utilizzeremo C. La programmazione per MK non è molto diversa dalla programmazione su un computer, la sintassi del linguaggio è la stessa, la maggior parte delle funzioni non sono praticamente diverse e quelle nuove sono abbastanza facili da imparare e comode da usare.

Cosa ci serve

Per cominciare, il nostro robot potrà semplicemente evitare gli ostacoli, cioè ripetere il comportamento normale della maggior parte degli animali in natura. Tutto ciò di cui abbiamo bisogno per costruire un robot del genere può essere trovato nei negozi di radio. Decidiamo come si muoverà il nostro robot. Penso che i più riusciti siano i cingoli che vengono utilizzati nei carri armati; questa è la soluzione più conveniente, perché i cingoli hanno una maggiore manovrabilità rispetto alle ruote di un veicolo e sono più comodi da controllare (per girare è sufficiente ruotare i cingoli). in direzioni diverse). Pertanto, avrai bisogno di qualsiasi carro armato giocattolo i cui cingoli ruotino indipendentemente l'uno dall'altro; puoi acquistarne uno in qualsiasi negozio di giocattoli a un prezzo ragionevole. Da questo serbatoio hai solo bisogno di una piattaforma con cingoli e motori con riduttori, il resto puoi tranquillamente svitarlo e buttarlo via. Abbiamo bisogno anche di un microcontrollore, la mia scelta è caduta su ATmega16: ha abbastanza porte per il collegamento di sensori e periferiche e in generale è abbastanza conveniente. Dovrai inoltre acquistare alcuni componenti radio, un saldatore e un multimetro.

Realizzare una tavola con MK

Schema del robot

Nel nostro caso, il microcontrollore eseguirà le funzioni del cervello, ma non inizieremo con esso, ma con l’alimentazione del cervello del robot. Nutrizione appropriataè una garanzia di salute, quindi inizieremo con come nutrire correttamente il nostro robot, perché è qui che i costruttori di robot alle prime armi di solito commettono errori. E affinché il nostro robot funzioni normalmente, dobbiamo utilizzare uno stabilizzatore di tensione. Preferisco il chip L7805: è progettato per produrre una tensione di uscita stabile di 5 V, che è ciò di cui ha bisogno il nostro microcontrollore. Ma poiché la caduta di tensione su questo microcircuito è di circa 2,5 V, è necessario fornirgli un minimo di 7,5 V. Utilizzato insieme a questo stabilizzatore condensatori elettrolitici per attenuare le ondulazioni di tensione, è necessario includere un diodo nel circuito per proteggerlo dall'inversione di polarità.
Ora possiamo passare al nostro microcontrollore. Il case dell'MK è DIP (è più conveniente saldare) e ha quaranta pin. A bordo è presente un ADC, PWM, USART e molto altro che per ora non utilizzeremo. Diamo un'occhiata ad alcuni nodi importanti. Il pin RESET (9a gamba del MK) viene tirato su dal resistore R1 al "più" della fonte di alimentazione: questo deve essere fatto! Altrimenti, il tuo MK potrebbe ripristinarsi involontariamente o, più semplicemente, presentare problemi. Un'altra misura auspicabile, ma non obbligatoria, è collegare RESET attraverso il condensatore ceramico C1 a terra. Nello schema puoi anche vedere un elettrolita da 1000 uF; ti evita cali di tensione quando i motori sono in funzione, il che avrà un effetto benefico anche sul funzionamento del microcontrollore. Il risonatore al quarzo X1 e i condensatori C2, C3 dovrebbero essere posizionati il più vicino possibile ai pin XTAL1 e XTAL2.
Non parlerò di come eseguire il flashing di MK, poiché puoi leggerlo su Internet. Scriveremo il programma in C; ho scelto CodeVisionAVR come ambiente di programmazione. Questo è un ambiente abbastanza user-friendly ed è utile per i principianti perché ha una procedura guidata di creazione del codice integrata.

La mia tavola robotica

Controllo del motore

Un componente altrettanto importante nel nostro robot è il driver del motore, che ci rende più facile controllarlo. Mai e in nessun caso i motori devono essere collegati direttamente al MK! In generale, i carichi potenti non possono essere controllati direttamente dal microcontrollore, altrimenti si brucerà. Usa transistor chiave. Nel nostro caso esiste un chip speciale: L293D. In simile progetti semplici cerca sempre di utilizzare questo particolare chip con l'indice "D", poiché ha diodi incorporati per la protezione da sovraccarico. Questo microcircuito è molto facile da controllare ed è facile da trovare nei negozi di radio. È disponibile in due pacchetti: DIP e SOIC. Utilizzeremo il DIP nella confezione per la facilità di montaggio sulla scheda. L293D dispone di alimentazione separata per motori e logica. Pertanto, alimenteremo il microcircuito stesso dallo stabilizzatore (ingresso VSS) e i motori direttamente dalle batterie (ingresso VS). L293D può sopportare un carico di 600 mA per canale e ha due di questi canali, ovvero è possibile collegare due motori a un chip. Ma per sicurezza uniremo i canali e quindi avremo bisogno di un micra per ciascun motore. Ne consegue che l'L293D sarà in grado di sopportare 1,2 A. Per ottenere ciò è necessario unire le gambe Micra, come mostrato nello schema. Il microcircuito funziona come segue: quando viene applicato uno "0" logico a IN1 e IN2 e uno "0" logico a IN3 e IN4, il motore ruota in una direzione e se i segnali sono invertiti e viene applicato uno zero logico, quindi il motore inizierà a ruotare nella direzione opposta. I pin EN1 e EN2 sono responsabili dell'attivazione di ciascun canale. Li colleghiamo e li colleghiamo al "più" dell'alimentatore dallo stabilizzatore. Poiché il microcircuito si surriscalda durante il funzionamento e l'installazione dei radiatori su questo tipo di custodia è problematica, la rimozione del calore è assicurata dalle gambe GND: è meglio saldarle su un'ampia tampone di contatto. Questo è tutto ciò che devi sapere sui macchinisti per la prima volta.

Sensori di ostacoli

Affinché il nostro robot possa navigare e non schiantarsi contro tutto, ne installeremo due sensore a infrarossi. Maggior parte il sensore più sempliceè costituito da un diodo IR che emette nello spettro infrarosso e da un fototransistor che riceverà il segnale dal diodo IR. Il principio è questo: quando non c'è alcun ostacolo davanti al sensore, i raggi IR non colpiscono il fototransistor e questo non si apre. Se c'è un ostacolo davanti al sensore, i raggi vengono riflessi da esso e colpiscono il transistor: si apre e la corrente inizia a fluire. Lo svantaggio di tali sensori è che possono reagire in modo diverso alle diverse superfici e non sono protetti dalle interferenze: il sensore può essere attivato accidentalmente da segnali estranei provenienti da altri dispositivi. La modulazione del segnale può proteggerti dalle interferenze, ma per ora non ci preoccuperemo di questo. Per cominciare, è abbastanza.

La prima versione dei sensori del mio robot

Firmware del robot

Per dare vita al robot, è necessario scrivere un firmware, ovvero un programma che acquisisca letture dai sensori e controlli i motori. Il mio programma è il più semplice, non contiene strutture complesse e tutti capiranno. Le due righe successive includono file di intestazione per il nostro microcontrollore e comandi per generare ritardi:

#includere
#includere

Le seguenti righe sono condizionali perché i valori PORTC dipendono da come hai collegato il driver del motore al microcontrollore:

PORTAC.0 = 1;
PORTA.1 = 0;
PORTA.2 = 1;
PORTAC.3 = 0;

Il valore 0xFF significa che l'output sarà log. "1" e 0x00 è il registro. "0".

Con la seguente costruzione controlliamo se c'è un ostacolo davanti al robot e da che parte si trova:

Se (!(PINB & (1< {
...
}

Se la luce proveniente da un diodo IR colpisce il fototransistor, viene installato un registro sulla gamba del microcontrollore. “0” e il robot inizia a muoversi all'indietro per allontanarsi dall'ostacolo, poi si gira per non scontrarsi nuovamente con l'ostacolo e poi avanza nuovamente. Dato che abbiamo due sensori, controlliamo la presenza di un ostacolo due volte – a destra e a sinistra, e quindi possiamo scoprire da che parte si trova l'ostacolo. Il comando "delay_ms(1000)" indica che passerà un secondo prima che inizi l'esecuzione del comando successivo.

Conclusione

Ho trattato la maggior parte degli aspetti che ti aiuteranno a costruire il tuo primo robot. Ma la robotica non finisce qui. Se assembli questo robot, avrai molte opportunità per espanderlo. Puoi migliorare l'algoritmo del robot, ad esempio cosa fare se l'ostacolo non si trova da qualche parte, ma proprio di fronte al robot. Inoltre, non sarebbe male installare un codificatore, un semplice dispositivo che ti aiuterà a posizionare e conoscere con precisione la posizione del tuo robot nello spazio. Per chiarezza, è possibile installare un display a colori o monocromatico in grado di mostrare informazioni utili: livello di carica della batteria, distanza dagli ostacoli, varie informazioni di debug. Non sarebbe male migliorare i sensori installando TSOP (questi sono ricevitori IR che percepiscono un segnale solo di una certa frequenza) invece dei fototransistor convenzionali. Oltre ai sensori a infrarossi, esistono anche i sensori a ultrasuoni, che sono più costosi e presentano anche degli svantaggi, ma che recentemente stanno guadagnando popolarità tra i costruttori di robot. Affinché il robot possa rispondere al suono, sarebbe una buona idea installare dei microfoni con un amplificatore. Ma quello che penso sia davvero interessante è installare la telecamera e programmare la visione artificiale basata su di essa. C'è una serie di librerie speciali OpenCV con cui puoi programmare il riconoscimento facciale, il movimento secondo i fari colorati e molte altre cose interessanti. Tutto dipende solo dalla tua immaginazione e abilità.

Elenco dei componenti:

ATmega16 nel pacchetto DIP-40>
L7805 nel pacchetto TO-220
L293D in custodia DIP-16 x2 pz.
resistori con una potenza di 0,25 W con valori nominali: 10 kOhm x 1 pz., 220 Ohm x 4 pz.
condensatori ceramici: 0,1 µF, 1 µF, 22 pF
condensatori elettrolitici: 1000 µF x 16 V, 220 µF x 16 V x 2 pz.
diodo 1N4001 o 1N4004
Risonatore al quarzo da 16 MHz
Diodi IR: due qualsiasi di loro andranno bene.
fototransistor, anche qualsiasi, ma che rispondono solo alla lunghezza d'onda dei raggi infrarossi

Codice firmware:

/*****************************************************
Firmware per il robot

Tipo MK: ATmega16
Frequenza dell'orologio: 16,000000 MHz
Se la frequenza del tuo quarzo è diversa, devi specificarla nelle impostazioni dell'ambiente:
Progetto -> Configura -> Scheda "Compilatore C".
*****************************************************/

#includere
#includere

Vuoto principale(vuoto)
{
//Configura le porte di ingresso
//Attraverso queste porte riceviamo segnali dai sensori
DDRB=0x00;
//Attiva le resistenze pull-up
PORTAB=0xFF;

//Configura le porte di uscita
//Attraverso queste porte controlliamo i motori
DDRC=0xFF;

//Loop principale del programma. Qui leggiamo i valori dai sensori
//e controlla i motori
mentre (1)
{
//Andiamo avanti
PORTAC.0 = 1;
PORTA.1 = 0;
PORTA.2 = 1;
PORTAC.3 = 0;
se (!(PINB & (1< {
//Vai indietro di 1 secondo
PORTAC.0 = 0;
PORTA.1 = 1;
PORTA.2 = 0;
PORTAC.3 = 1;
ritardo_ms(1000);
//Avvolgetelo
PORTAC.0 = 1;
PORTA.1 = 0;
PORTA.2 = 0;
PORTAC.3 = 1;
ritardo_ms(1000);
}
se (!(PINB & (1< {
//Vai indietro di 1 secondo
PORTAC.0 = 0;
PORTA.1 = 1;
PORTA.2 = 0;
PORTAC.3 = 1;
ritardo_ms(1000);
//Avvolgetelo
PORTAC.0 = 0;
PORTA.1 = 1;
PORTA.2 = 1;
PORTAC.3 = 0;
ritardo_ms(1000);
}
};
}

Riguardo il mio robot

Al momento il mio robot è quasi completo.

È dotato di una telecamera wireless, un sensore di distanza (sia la telecamera che questo sensore sono installati su una torre rotante), un sensore di ostacoli, un codificatore, un ricevitore di segnale dal telecomando e un'interfaccia RS-232 per il collegamento a un computer. Funziona in due modalità: autonoma e manuale (riceve segnali di controllo dal telecomando), la fotocamera può anche essere accesa/spenta da remoto o dal robot stesso per risparmiare la carica della batteria. Sto scrivendo firmware per la sicurezza dell'appartamento (trasferimento di immagini su un computer, rilevamento di movimenti, passeggiata nei locali).

Secondo i vostri desideri, pubblico un video:

AGGIORNAMENTO. Ho ricaricato le foto e apportato alcune piccole correzioni al testo.

Oggi ti diremo come realizzare un robot con i materiali disponibili. Il risultante “androide high-tech”, anche se di piccole dimensioni e difficilmente utile nelle faccende domestiche, divertirà sicuramente sia i bambini che gli adulti.

Materiali necessari
Per realizzare un robot con le tue mani, non è necessaria la conoscenza della fisica nucleare. Questo può essere fatto a casa con materiali ordinari che hai sempre a portata di mano. Quindi cosa ci serve:

2 pezzi di filo
1 motore
1 batteria AA
3 puntine
2 pezzi di pannello in schiuma o materiale simile
2-3 testine di vecchi spazzolini da denti o qualche graffetta

1. Collegare la batteria al motore
Utilizzando una pistola per colla, attaccare un pezzo di cartone espanso all'alloggiamento del motore. Quindi incolliamo la batteria.

2. Destabilizzatore
Questo passaggio può sembrare confuso. Tuttavia, per realizzare un robot, è necessario farlo muovere. Mettiamo un piccolo pezzo oblungo di cartone espanso sull'asse del motore e lo fissiamo con una pistola per colla. Questo design darà al motore uno squilibrio, che metterà in movimento l'intero robot.

Alla fine del destabilizzatore, lascia cadere un paio di gocce di colla o attacca qualche elemento decorativo: questo aggiungerà individualità alla nostra creazione e aumenterà l'ampiezza dei suoi movimenti.

3. Gambe
Ora devi dotare il robot degli arti inferiori. Se usi le testine dello spazzolino per questo, incollale sul fondo del motore. Puoi usare lo stesso pannello in schiuma come strato.

4. Fili
Il prossimo passo è collegare i nostri due pezzi di filo ai contatti del motore. Puoi semplicemente avvitarli, ma sarebbe ancora meglio saldarli, questo renderà il robot più durevole.

5. Collegamento della batteria
Usando una pistola termica, incolla il filo a un'estremità della batteria. Puoi scegliere uno qualsiasi dei due fili e uno qualsiasi dei lati della batteria: in questo caso la polarità non ha importanza. Se sei bravo a saldare, puoi anche usare la saldatura invece della colla per questo passaggio.

6. Occhi
Un paio di perline, che attacchiamo con la colla a caldo a un’estremità della batteria, sono ideali come occhi del robot. A questo punto, puoi mostrare la tua immaginazione e inventare l'aspetto degli occhi a tua discrezione.

7. Lancio
Ora diamo vita al nostro prodotto fatto in casa. Prendi l'estremità libera del cavo e fissala al terminale non occupato della batteria utilizzando del nastro adesivo. Non dovresti usare la colla a caldo per questo passaggio perché ti impedirà di spegnere il motore se necessario.

Il robot è pronto!

Ed ecco come potrebbe apparire il nostro robot fatto in casa se mostri più immaginazione:

E infine il video:

Basato su materiali di techcult

Come realizzare un robot con materiali diversi a casa senza l'attrezzatura adeguata? Domande simili cominciarono ad apparire sempre più su vari blog e forum dedicati alla realizzazione di tutti i tipi di dispositivi con le proprie mani e la robotica. Naturalmente, realizzare un robot moderno e multifunzionale è un compito quasi impossibile a casa. Ma è del tutto possibile realizzare un semplice robot utilizzando un chip driver e utilizzando diverse fotocellule. Oggi non è difficile trovare su Internet schemi con una descrizione dettagliata delle fasi di produzione di mini-robot in grado di rispondere a fonti di luce e ostacoli.

Il risultato sarà un robot molto agile e mobile che si nasconderà nell'oscurità, o si muoverà verso la luce, o scapperà dalla luce, o si muoverà alla ricerca della luce, a seconda di come il microcircuito è collegato a motori e fotocellule.

Puoi anche assicurarti che il tuo robot intelligente segua solo una linea luminosa o, al contrario, una linea scura, oppure puoi fare in modo che un mini-robot segua la tua mano: aggiungi semplicemente alcuni LED luminosi al suo circuito!

In effetti, anche un principiante che ha appena iniziato a padroneggiare questo mestiere può realizzare un semplice robot con le proprie mani. In questo articolo vedremo una versione di un robot fatto in casa che reagisce agli ostacoli e li aggira.

Andiamo dritti al punto. Per realizzare un robot domestico, avremo bisogno delle seguenti parti, che puoi facilmente trovare a portata di mano:

1. 2° batterie e relativo alloggiamento;

2. Due motori (1,5 volt ciascuno);

3. 2 interruttori SPDT;

4. 3 graffette;

4. Sfera di plastica con foro;

5. Un piccolo pezzo di filo solido.

Fasi per realizzare un robot domestico:

1. Taglia un pezzo di filo in 13 pezzi da sei centimetri ciascuno ed esponi 1 cm su entrambi i lati.

Usando un saldatore, colleghiamo 3 fili agli interruttori SPDT e 2 fili ai motori;

2. Ora prendiamo la custodia delle batterie, su un lato della quale si estendono due fili multicolori (molto probabilmente nero e rosso). Dobbiamo saldare un altro filo sull'altro lato del case.

Ora è necessario aprire la custodia della batteria e incollare entrambi gli interruttori SPDT lateralmente con il filo saldato a forma di V;

3. Successivamente, i motori devono essere incollati su entrambi i lati del corpo in modo che ruotino in avanti.

Quindi prendiamo una grande graffetta e la pieghiamo. Trasciniamo la graffetta raddrizzata attraverso il foro passante della palla di plastica e raddrizziamo le estremità della graffetta parallele tra loro. Incolliamo le estremità della graffetta alla nostra struttura;

4. Come realizzare un robot domestico in modo che possa effettivamente evitare gli ostacoli? È importante saldare tutti i cavi installati come mostrato nella foto;

5. Realizziamo antenne da graffette raddrizzate e le incolliamo agli interruttori SPDT;

6. Non resta che inserire le batterie nel corpo e il robot domestico inizierà a muoversi, evitando gli ostacoli sul suo cammino.

Ora sai come realizzare un robot domestico in grado di reagire agli ostacoli.

Come puoi realizzare tu stesso un robot con determinati principi di comportamento? Un'intera classe di robot simili viene creata utilizzando la tecnologia BEAM, i cui principi tipici di comportamento si basano sulla cosiddetta "fotoricezione". Reagendo ai cambiamenti dell'intensità della luce, un mini-robot di questo tipo si muove più lentamente o, al contrario, più velocemente (fotocinesi).

Per realizzare un robot il cui movimento è diretto dalla luce o verso la luce ed è determinato dalla reazione fototassi, avremo bisogno di due fotosensori. La reazione di fototassi si manifesterà come segue: se la luce colpisce uno dei fotosensori del robot BEAM, allora il motore elettrico corrispondente si accende e il robot si gira verso la fonte di luce.

E poi la luce colpisce il secondo sensore e poi si accende il secondo motore elettrico. Ora il mini-robot comincia a muoversi verso la fonte luminosa. Se la luce colpisce nuovamente solo un fotosensore, il robot inizia nuovamente a girare verso la luce e continua a muoversi verso la sorgente quando la luce illumina entrambi i sensori. Quando la luce non raggiunge nessun sensore, il mini-robot si ferma.

Come realizzare un robot che segua la tua mano? Per fare ciò, il nostro mini-robot deve essere dotato non solo di sensori, ma anche di LED. I LED emetteranno luce e il robot reagirà alla luce riflessa. Se mettiamo il palmo della mano davanti a uno dei sensori, il mini-robot girerà nella sua direzione.

Se allontani leggermente il palmo della mano dal sensore corrispondente, il robot seguirà “obbedientemente” il tuo palmo. Per garantire che la luce riflessa venga catturata chiaramente dai fototransistor, scegli LED arancioni o rossi brillanti (più di 1000 mCd) per progettare il robot.

Non è un segreto che la quantità di investimenti nel campo della robotica aumenta ogni anno, vengono create molte nuove generazioni di robot, con lo sviluppo delle tecnologie di produzione appaiono nuove opportunità per creare e utilizzare robot e talentuosi artigiani autodidatti continuano a sorprendere il mercato. mondo con le loro nuove invenzioni nel campo della robotica.

I fotosensori integrati reagiscono alla luce e vengono diretti verso la fonte, inoltre i sensori riconoscono un ostacolo sul percorso e il robot cambia la direzione del movimento. Per realizzare un robot così semplice con le tue mani, non è necessario avere un "cervello unico" o un'istruzione tecnica superiore. È sufficiente acquistare (e alcune parti possono essere trovate a portata di mano) tutte le parti necessarie per creare un robot e collegare passo dopo passo tutti i chip, sensori, sensori, fili e motori.

Consideriamo un'opzione robot composta da un motore di vibrazione di un telefono cellulare, una batteria a bottone, nastro biadesivo e... uno spazzolino da denti. Per iniziare a realizzare questo semplice robot con i materiali disponibili, prendi il tuo vecchio telefono cellulare non più necessario e rimuovi il motore di vibrazione. Successivamente, prendi un vecchio spazzolino da denti e taglia la testa con un seghetto alternativo.

Incolla un pezzo di nastro biadesivo sulla parte superiore della testina dello spazzolino e posiziona sopra un motore vibrante. Non resta che fornire energia elettrica al mini-robot installando una batteria scarica accanto al motore di vibrazione. Tutto! Il nostro robot è pronto: grazie alle vibrazioni il robot si muoverà in avanti sulle setole.

♦ MASTER CLASS PER "FAI DA TE AVANZATO": Clicca sulla foto

Costruisci un robot molto semplice Scopriamo cosa serve creare un robot a casa, per comprendere le basi della robotica.

introduzione

COSÌ. Cos'è un robot? Nella maggior parte dei casi, si tratta di un dispositivo automatico che risponde a qualsiasi azione ambientale. I robot possono essere controllati da esseri umani o eseguire azioni preprogrammate. In genere, il robot è dotato di una varietà di sensori (distanza, angolo di rotazione, accelerazione), videocamere e manipolatori. La parte elettronica del robot è costituita da un microcontrollore (MC) - un microcircuito che contiene un processore, un generatore di orologio, varie periferiche, RAM e memoria permanente. Esistono numerosi microcontrollori diversi nel mondo per diverse applicazioni e sulla base è possibile assemblare potenti robot. I microcontrollori AVR sono ampiamente utilizzati per gli edifici amatoriali. Sono di gran lunga i più accessibili e su Internet puoi trovare molti esempi basati su questi MK. Per lavorare con i microcontrollori è necessario saper programmare in assembler o C e avere conoscenze di base di elettronica digitale e analogica. Nel nostro progetto utilizzeremo C. La programmazione per MK non è molto diversa dalla programmazione su un computer, la sintassi del linguaggio è la stessa, la maggior parte delle funzioni non sono praticamente diverse e quelle nuove sono abbastanza facili da imparare e comode da usare.

Cosa ci serve

Realizzare una tavola con MK

Nel nostro caso, il microcontrollore eseguirà le funzioni del cervello, ma non inizieremo con esso, ma con l’alimentazione del cervello del robot. Una corretta alimentazione è la chiave per la salute, quindi inizieremo con come nutrire correttamente il nostro robot, perché è qui che i costruttori di robot alle prime armi di solito commettono errori. E affinché il nostro robot funzioni normalmente, dobbiamo utilizzare uno stabilizzatore di tensione. Preferisco il chip L7805: è progettato per produrre una tensione di uscita stabile di 5 V, che è ciò di cui ha bisogno il nostro microcontrollore. Ma poiché la caduta di tensione su questo microcircuito è di circa 2,5 V, è necessario fornirgli un minimo di 7,5 V. Insieme a questo stabilizzatore, i condensatori elettrolitici vengono utilizzati per attenuare le ondulazioni di tensione e nel circuito è necessariamente incluso un diodo per proteggere dall'inversione di polarità.

Ora possiamo passare al nostro microcontrollore. Il case dell'MK è DIP (è più conveniente saldare) e ha quaranta pin. A bordo è presente un ADC, PWM, USART e molto altro che per ora non utilizzeremo. Diamo un'occhiata ad alcuni nodi importanti. Il pin RESET (9a gamba del MK) viene tirato su dal resistore R1 al "più" della fonte di alimentazione: questo deve essere fatto! Altrimenti, il tuo MK potrebbe ripristinarsi involontariamente o, più semplicemente, presentare problemi. Un'altra misura auspicabile, ma non obbligatoria, è collegare RESET attraverso il condensatore ceramico C1 a terra. Nello schema puoi anche vedere un elettrolita da 1000 uF; ti evita cali di tensione quando i motori sono in funzione, il che avrà un effetto benefico anche sul funzionamento del microcontrollore. Il risonatore al quarzo X1 e i condensatori C2, C3 dovrebbero essere posizionati il più vicino possibile ai pin XTAL1 e XTAL2.

Non parlerò di come eseguire il flashing di MK, poiché puoi leggerlo su Internet. Scriveremo il programma in C; ho scelto CodeVisionAVR come ambiente di programmazione. Questo è un ambiente abbastanza user-friendly ed è utile per i principianti perché ha una procedura guidata di creazione del codice integrata.

Controllo del motore

Un componente altrettanto importante nel nostro robot è il driver del motore, che ci rende più facile controllarlo. Mai e in nessun caso i motori devono essere collegati direttamente al MK! In generale, i carichi potenti non possono essere controllati direttamente dal microcontrollore, altrimenti si brucerà. Usa transistor chiave. Nel nostro caso esiste un chip speciale: L293D. In progetti così semplici, prova sempre a utilizzare questo particolare chip con l'indice "D", poiché dispone di diodi integrati per la protezione da sovraccarico. Questo microcircuito è molto facile da controllare ed è facile da trovare nei negozi di radio. È disponibile in due pacchetti: DIP e SOIC. Utilizzeremo il DIP nella confezione per la facilità di montaggio sulla scheda. L293D dispone di alimentazione separata per motori e logica. Pertanto, alimenteremo il microcircuito stesso dallo stabilizzatore (ingresso VSS) e i motori direttamente dalle batterie (ingresso VS). L293D può sopportare un carico di 600 mA per canale e ha due di questi canali, ovvero è possibile collegare due motori a un chip. Ma per sicurezza uniremo i canali e quindi avremo bisogno di un micra per ciascun motore. Ne consegue che l'L293D sarà in grado di sopportare 1,2 A. Per ottenere ciò è necessario unire le gambe Micra, come mostrato nello schema. Il microcircuito funziona come segue: quando uno "0" logico viene applicato a IN1 e IN2 e uno "0" logico a IN3 e IN4, il motore ruota in una direzione e, se i segnali sono invertiti, viene applicato uno zero logico, quindi il motore inizierà a ruotare nella direzione opposta. I pin EN1 e EN2 sono responsabili dell'attivazione di ciascun canale. Li colleghiamo e li colleghiamo al "più" dell'alimentatore dallo stabilizzatore. Poiché il microcircuito si surriscalda durante il funzionamento e l'installazione dei radiatori su questo tipo di custodia è problematica, la dissipazione del calore è fornita dalle gambe GND: è meglio saldarle su un'ampia base di contatto. Questo è tutto ciò che devi sapere sui macchinisti per la prima volta.

Sensori di ostacoli

Affinché il nostro robot possa navigare e non schiantarsi contro tutto, installeremo su di esso due sensori a infrarossi. Il sensore più semplice è costituito da un diodo IR che emette nello spettro infrarosso e da un fototransistor che riceverà il segnale dal diodo IR. Il principio è questo: quando non c'è alcun ostacolo davanti al sensore, i raggi IR non colpiscono il fototransistor e questo non si apre. Se c'è un ostacolo davanti al sensore, i raggi vengono riflessi da esso e colpiscono il transistor: si apre e la corrente inizia a fluire. Lo svantaggio di tali sensori è che possono reagire in modo diverso alle diverse superfici e non sono protetti dalle interferenze: il sensore può essere attivato accidentalmente da segnali estranei provenienti da altri dispositivi. La modulazione del segnale può proteggerti dalle interferenze, ma per ora non ci preoccuperemo di questo. Per cominciare, è abbastanza.

Firmware del robot

Per dare vita al robot, è necessario scrivere un firmware, ovvero un programma che acquisisca letture dai sensori e controlli i motori. Il mio programma è il più semplice, non contiene strutture complesse e sarà comprensibile a tutti. Le due righe successive includono file di intestazione per il nostro microcontrollore e comandi per generare ritardi:

#includere
#includere

Le seguenti righe sono condizionali perché i valori PORTC dipendono da come hai collegato il driver del motore al microcontrollore:

PORTAC.0 = 1; PORTA.1 = 0; PORTA.2 = 1; PORTAC.3 = 0; Il valore 0xFF significa che l'output sarà log. "1" e 0x00 è il registro. "0". Con la seguente costruzione controlliamo se c'è un ostacolo davanti al robot e da che parte si trova: if (!(PINB & (1<

Se la luce proveniente da un diodo IR colpisce il fototransistor, viene installato un registro sulla gamba del microcontrollore. “0” e il robot inizia a muoversi all'indietro per allontanarsi dall'ostacolo, poi si gira per non scontrarsi nuovamente con l'ostacolo e poi avanza nuovamente. Poiché abbiamo due sensori, controlliamo la presenza di un ostacolo due volte, a destra e a sinistra, e quindi possiamo scoprire da che parte si trova l'ostacolo. Il comando "delay_ms(1000)" indica che passerà un secondo prima che inizi l'esecuzione del comando successivo.

Conclusione

Elenco dei componenti:

ATmega16 nel pacchetto DIP-40>

L7805 nel pacchetto TO-220

L293D in custodia DIP-16 x2 pz.

resistori con una potenza di 0,25 W con valori nominali: 10 kOhm x 1 pz., 220 Ohm x 4 pz.

condensatori ceramici: 0,1 µF, 1 µF, 22 pF

condensatori elettrolitici: 1000 µF x 16 V, 220 µF x 16 V x 2 pz.

diodo 1N4001 o 1N4004

Risonatore al quarzo da 16 MHz

Diodi IR: due qualsiasi di loro andranno bene.

fototransistor, anche qualsiasi, ma che rispondono solo alla lunghezza d'onda dei raggi infrarossi

Codice firmware:

/************************************************ * *** Firmware per il robot tipo MK: ATmega16 Frequenza orologio: 16.000000 MHz Se la frequenza del quarzo è diversa, è necessario specificarla nelle impostazioni dell'ambiente: Progetto -> Configura -> Scheda "Compilatore C" ****** ***********************************************/ #includere #includere void main(void) ( //Configura le porte di ingresso //Attraverso queste porte riceviamo segnali dai sensori DDRB=0x00; //Accendi le resistenze di pull-up PORTB=0xFF; //Configura le porte di uscita //Attraverso queste porte controlliamo i motori DDRC =0xFF; //Loop principale del programma Qui leggiamo i valori dai sensori //e controlliamo i motori mentre (1) ( //Vai avanti PORTC.0 = 1; PORTC.1 = 0; PORTA.2 = 1; PORTA.3 = 0; se (!(PINB & (1<Riguardo il mio robot

Al momento il mio robot è quasi completo.

Al giorno d'oggi, poche persone ricordano, purtroppo, che nel 2005 c'erano i Chemical Brothers e avevano un video meraviglioso - Believe, in cui una mano robotica inseguiva l'eroe del video per la città.

Poi ho fatto un sogno. Non realistico a quel tempo, perché non avevo la minima idea di elettronica. Ma volevo credere, credere. Sono passati 10 anni e proprio ieri sono riuscito ad assemblare il mio braccio robotico per la prima volta, a metterlo in funzione, poi romperlo, ripararlo e rimetterlo in funzione e, lungo la strada, trovare amici e acquisire sicurezza nelle mie capacità.

Attenzione, ci sono spoiler sotto il taglio!

Tutto è iniziato con (ciao Maestro Keith e grazie per avermi permesso di scrivere sul tuo blog!), che è stato quasi subito trovato e selezionato dopo questo articolo su Habré. Il sito web dice che anche un bambino di 8 anni può assemblare un robot: perché io sono peggio? Ci sto provando allo stesso modo.

All'inizio c'erano paranoie

Da vero paranoico, esprimo subito le preoccupazioni che avevo inizialmente nei confronti del designer. Nella mia infanzia, prima c'erano dei bravi designer sovietici, poi i giocattoli cinesi che mi si sgretolavano tra le mani... e poi la mia infanzia è finita :(

Pertanto, da ciò che è rimasto nella memoria dei giocattoli è stato:

La plastica si romperà e si sgretolerà tra le mani?
Le parti si adatteranno liberamente?
Il set non conterrà tutte le parti?
La struttura assemblata sarà fragile e di breve durata?

E infine, la lezione appresa dai designer sovietici:

Alcune parti dovranno essere rifinite con una lima.
E alcune parti semplicemente non saranno nel set
E un'altra parte inizialmente non funzionerà, dovrà essere cambiata

Cosa posso dire adesso: non per niente nel mio video preferito Believe il personaggio principale vede paure dove non ce ne sono. Nessuna delle paure si è avverata: c'erano esattamente tutti i dettagli necessari, secondo me si adattavano tutti perfettamente, il che ha migliorato notevolmente l'umore man mano che il lavoro procedeva.

I dettagli del designer non solo si adattano perfettamente, ma anche il fatto i dettagli sono quasi impossibili da confondere. È vero, con la pedanteria tedesca, i creatori mettere da parte esattamente tutte le viti necessarie, pertanto, non è desiderabile perdere le viti sul pavimento o confondere "che va dove" durante l'assemblaggio del robot.

Specifiche:

Lunghezza: 228 mm
Altezza: 380 mm
Larghezza: 160 mm
Peso dell'assemblaggio: 658 gr.

Nutrizione: 4 batterie D
Peso degli oggetti sollevati: fino a 100 gr
Retroilluminazione: 1 LED
Tipo di controllo: telecomando cablato
Tempo di costruzione stimato: 6 ore
Movimento: 5 motori spazzolati
Protezione della struttura durante lo spostamento: cricchetto

Mobilità:
Meccanismo di cattura: 0-1,77""
Movimento del polso: entro 120 gradi
Movimento del gomito: entro 300 gradi
Movimento della spalla: entro 180 gradi
Rotazione sulla piattaforma: entro 270 gradi

Avrai bisogno:

pinze extra lunghe (non potrai farne a meno)
taglierine laterali (possono essere sostituite con un tagliacarte, forbici)
cacciavite a croce
4 batterie D

Importante! A proposito di piccoli dettagli

A proposito di “ingranaggi”. Se hai riscontrato un problema simile e sai come rendere l'assemblaggio ancora più conveniente, benvenuto nei commenti. Per ora condividerò la mia esperienza.

Bulloni e viti identici nella funzione, ma diversi nella lunghezza, sono chiaramente indicati nelle istruzioni, ad esempio nella foto centrale in basso vediamo i bulloni P11 e P13. O forse P14 - beh, ancora una volta li sto confondendo di nuovo. =)

Puoi distinguerli: le istruzioni indicano quale è quanti millimetri. Ma, in primo luogo, non ti siederai con un calibro (soprattutto se hai 8 anni e/o semplicemente non ne hai uno), e, in secondo luogo, alla fine puoi distinguerli solo se li metti uno accanto all'altro. mi è venuto in mente l'un l'altro, cosa che potrebbe non accadere subito (non mi era venuto in mente, eheh).

Pertanto, ti avvertirò in anticipo se decidi di costruire tu stesso questo o un robot simile, ecco un suggerimento:

oppure dare un'occhiata più da vicino agli elementi di fissaggio in anticipo;
oppure comprati altre piccole viti, viti autofilettanti e bulloni per non preoccuparti.

Inoltre, non buttare mai nulla finché non hai finito di assemblare. Nella foto in basso al centro, tra due parti del corpo della “testa” del robot c’è un piccolo anello che è quasi finito nella spazzatura insieme ad altri “scarti”. E questo, a proposito, è un supporto per una torcia a LED nella “testa” del meccanismo di presa.

Processo di costruzione

Il robot viene fornito con istruzioni senza parole inutili: solo immagini e parti chiaramente catalogate ed etichettate.

Le parti sono abbastanza facili da mordere e non necessitano di pulizia, ma mi è piaciuta l'idea di lavorare ogni parte con un coltello di cartone e delle forbici, anche se questo non è necessario.

La costruzione inizia con quattro dei cinque motori inclusi, che sono un vero piacere da assemblare: adoro i meccanismi a ingranaggi.

Abbiamo trovato i motori ben confezionati e "attaccati" l'uno all'altro: preparati a rispondere alla domanda del bambino sul perché i motori a commutatore sono magnetici (puoi farlo immediatamente nei commenti! :)

Importante: in 3 dei 5 alloggiamenti motore di cui hai bisogno incassare i dadi sui lati- in futuro posizioneremo i corpi su di essi durante l'assemblaggio del braccio. I dadi laterali non sono necessari solo nel motore, che costituirà la base della piattaforma, ma per non ricordare in seguito quale corpo va dove, è meglio seppellire i dadi in ciascuno dei quattro corpi gialli contemporaneamente. Solo per questa operazione avrai bisogno delle pinze; non ti serviranno più tardi;

Dopo circa 30-40 minuti, ciascuno dei 4 motori era dotato di un proprio ingranaggio e di un proprio alloggiamento. Mettere tutto insieme non è più difficile che mettere insieme Kinder Surprise durante l'infanzia, solo molto più interessante. Domanda per la cura basata sulla foto sopra: tre dei quattro ingranaggi di uscita sono neri, dov'è quello bianco? Dal suo corpo dovrebbero uscire fili blu e neri. È tutto nelle istruzioni, ma penso che valga la pena prestarci nuovamente attenzione.

Dopo che avrai tra le mani tutti i motori, tranne quello “testa”, inizierai ad assemblare la piattaforma su cui poggerà il nostro robot. È stato a questo punto che ho capito che dovevo essere più attento con viti e viti: come puoi vedere nella foto sopra, non avevo abbastanza due viti per fissare insieme i motori utilizzando i dadi laterali - erano già avvitato nella profondità della piattaforma già assemblata. Ho dovuto improvvisare.

Una volta assemblate la piattaforma e la parte principale del braccio, le istruzioni ti chiederanno di passare all'assemblaggio del meccanismo di presa, che è pieno di piccole parti e parti mobili: la parte divertente!

Ma devo dire che qui finiranno gli spoiler e inizierà il video, dato che dovevo andare ad un incontro con un amico e dovevo portare con me il robot, cosa che non sono riuscita a finire in tempo.

Come diventare l'anima della festa con l'aiuto di un robot

Facilmente! Quando abbiamo continuato ad assemblare insieme, è diventato chiaro: assemblare il robot da soli - Molto Carino. Lavorare insieme su un progetto è doppiamente piacevole. Pertanto, posso tranquillamente consigliare questo set a coloro che non vogliono sedersi in un bar con conversazioni noiose, ma vogliono vedere gli amici e divertirsi. Inoltre, mi sembra che il team building con un set del genere - ad esempio l'assemblaggio di due squadre, per la velocità - sia quasi un'opzione vantaggiosa per tutti.

Il robot ha preso vita tra le nostre mani non appena abbiamo finito di assemblarlo. Sfortunatamente, non posso esprimerti la nostra gioia a parole, ma penso che molti qui mi capiranno. Quando una struttura che hai assemblato tu stesso inizia improvvisamente a vivere una vita piena, è un brivido!

Ci siamo resi conto che eravamo terribilmente affamati e siamo andati a mangiare. Non c'era molta strada da fare, quindi abbiamo portato il robot nelle nostre mani. E poi ci aspettava un'altra piacevole sorpresa: la robotica non è solo entusiasmante. Inoltre avvicina le persone. Appena ci siamo seduti al tavolo siamo stati circondati da persone che volevano conoscere il robot e costruirsene uno per sé. Ai bambini piaceva soprattutto salutare il robot “per i tentacoli”, perché si comporta davvero come se fosse vivo e, prima di tutto, è una mano! In una parola, i principi di base dell'animatronica sono stati padroneggiati in modo intuitivo dagli utenti. Ecco come appariva:

Risoluzione dei problemi

Al ritorno a casa mi aspettava una spiacevole sorpresa, ed è un bene che sia avvenuta prima della pubblicazione di questa recensione, perché ora parleremo subito della risoluzione dei problemi.

Avendo deciso di provare a muovere il braccio alla massima ampiezza, siamo riusciti a ottenere un caratteristico suono scoppiettante e il fallimento della funzionalità del meccanismo motorio nel gomito. All’inizio la cosa mi ha sconvolto: ecco, è un giocattolo nuovo, appena montato, e non funziona più.

Ma poi mi è venuto in mente: se l'avessi appena raccolto tu stesso, che senso avrebbe? =) Conosco molto bene il set di ingranaggi all'interno della valigetta, e per capire se è rotto il motore stesso, o se semplicemente la valigetta non era fissata abbastanza bene, puoi caricarla senza togliere il motore dalla scheda e vedere se il il clic continua.

È qui che sono riuscito a sentire con la presente robot-maestro!

Dopo aver smontato attentamente il "giunto a gomito", è stato possibile determinare che senza carico il motore funziona senza intoppi. L'alloggiamento si è staccato, una delle viti è caduta all'interno (perché magnetizzata dal motore) e se avessimo continuato a funzionare, gli ingranaggi sarebbero stati danneggiati - durante lo smontaggio è stata trovata una caratteristica "polvere" di plastica usurata su di essi.

È molto conveniente che il robot non debba essere smontato completamente. Ed è davvero bello che il guasto sia avvenuto a causa di un assemblaggio non del tutto accurato in questo luogo, e non a causa di alcune difficoltà di fabbrica: non sono stati trovati affatto nel mio kit.

Consiglio: Per la prima volta dopo il montaggio, tieni a portata di mano un cacciavite e una pinza: potrebbero tornare utili.

Cosa si può insegnare grazie a questo set?

Fiducia in se stessi!

Non solo ho trovato argomenti comuni per comunicare con perfetti sconosciuti, ma sono anche riuscito non solo a montare, ma anche a riparare il giocattolo da solo! Ciò significa che non ho dubbi: con il mio robot andrà sempre tutto bene. E questa è una sensazione molto piacevole quando si tratta delle tue cose preferite.

Viviamo in un mondo in cui dipendiamo terribilmente da venditori, fornitori, addetti ai servizi e dalla disponibilità di tempo libero e denaro. Se non sai fare quasi nulla, dovrai pagare tutto e molto probabilmente pagare più del dovuto. La capacità di aggiustare un giocattolo da solo, perché sai come funziona ogni sua parte, non ha prezzo. Lascia che il bambino abbia tanta fiducia in se stesso.

Risultati

Cosa mi è piaciuto:

Il robot, assemblato secondo le istruzioni, non necessitava di debug ed è stato avviato immediatamente
I dettagli sono quasi impossibili da confondere
Catalogazione rigorosa e disponibilità dei ricambi
Istruzioni che non è necessario leggere (solo immagini)
Assenza di giochi significativi e lacune nelle strutture
Facilità di montaggio
Facilità di prevenzione e riparazione
Ultimo ma non meno importante: assembli tu stesso il tuo giocattolo, i bambini filippini non lavorano per te

Cos'altro ti serve:

Altri elementi di fissaggio, in stock
Parti e pezzi di ricambio per poterli sostituire se necessario
Più robot, diversi e complessi
Idee su cosa si può migliorare/aggiungere/togliere: insomma il gioco non finisce con il montaggio! Voglio davvero che continui!

Verdetto:

Assemblare un robot da questo set di costruzione non è più difficile di un puzzle o di una sorpresa Kinder, solo il risultato è molto più grande e ha causato una tempesta di emozioni in noi e in coloro che ci circondano. Ottimo set, grazie

introduzione

Cosa ci serve

Realizzare una tavola con MK

Controllo del motore

Sensori di ostacoli

Firmware del robot

Conclusione

Elenco dei componenti:

Codice firmware:

Riguardo il mio robot

introduzione

Cosa ci serve

Realizzare una tavola con MK

Controllo del motore

Sensori di ostacoli

Firmware del robot

Conclusione

All'inizio c'erano paranoie

Importante! A proposito di piccoli dettagli

Processo di costruzione

Come diventare l'anima della festa con l'aiuto di un robot

Risoluzione dei problemi

Cosa si può insegnare grazie a questo set?

Risultati

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