Статьи

Робот своими руками, или Сотвори себе друга

Евгений Лебеденко / 13.08.2011 / 15:30

«Вставьте шплинт А в гнездо Б...»

Почитатели творчества Айзека Азимова, конечно же, узнали текст в кавычках в заголовке. Один из самых коротких рассказов автора трех законов робототехники повествует о горемыках-астронавтах, которым для сборки оборудования на станции прислали специального робота-сборщика в разобранном виде. И с невнятными инструкциями в виде пачки машинописных листов со смазанным текстом. Ирония Азимова вполне понятна. Сборка позитронного робота — процесс намного более сложный, чем, например, сборка шкафа или компьютера.

Ведь робот — самодостаточный, автономный механизм, который благодаря датчикам и сервоприводам способен ориентироваться и передвигаться в окружающем пространстве, а также принимать кое-какие самостоятельные решения.

Профессионалы в робототехнике, конечно же, создают удивительные экземпляры, но и стоят они соответственно. Например, знаменитого хондовского Asimo купить нельзя — желающие завести себе дома подобного робота могут взять его в аренду за «символические» $14 000 в месяц. Принято считать, что создание роботов сейчас под силу только крупным компаниям с многомиллионными бюджетами и дилетантам в этих вопросах и ловить нечего. Или это общественное мнение тоже устарело?

Сегодня благодаря энтузиастам-роботостроителям, превратившим свое хобби в бизнес, каждый из нас может попробовать свои силы в сотворении собственного  Электроника. При этом процесс создания «робота из набора» не ударит сильно ни по карману, ни по затраченному времени и усилиям. Результат же принесет не только массу удовольствия, но и кучу знаний и умений в области электроники.

Разработчики робототехнических платформ сегодня не фанаты-одиночки. У них есть собственные сообщества — такие, к примеру, как KISS Institute for Practical Robotics, некоммерческая организация с благородными целями вовлечения в изучение электроники и робототехники учащихся школ и студентов. Под ее эгидой в рамках образовательной программы Botball Educational Robotics Program проводятся конференции по робототехнике и даже соревнования автономных роботов.

Соревнования, проводимые в рамках образовательной программы Botball, собирают десятки команд юных робототехников.Для любителей конструировать роботов существует свой DIY (Do It Yourself) журнал Make:, а для покупки комплектующих они могут обратиться к любой из множества компаний-производителей.

Имея в распоряжении столько доступной каждому информации и желание собрать собственного робота, остается ответить только на один вопрос: с чего же начать?

Робонаборы Solarbotics

Канадская компания Solarbotics, выросшая, как и большинство подобных стартапов, из увлечения ее создателей роботами, предлагает новичку-робототехнику целую россыпь готовых наборов, из которых можно создать и простенькую игрушку с зачатками роборазума, и сложный автономный механизм, который можно выставлять на соревнования роботов, наподобие Botball.

Наборы Solarbotics просты в освоении, но не думайте, что сборка робота с их помощью — спинномозговой процесс. Работая над собственным творением, вам придется и «паять-починять», и даже освоить азы программирования, чтобы вдохнуть в своего робота программу-жизнь. Впрочем, подробные пошаговые инструкции, прилагающиеся к каждому набору, позволят не оступиться на новой для вас робототехнической тропинке.

SolarSpeeder. Быстрее скорости света

Самым простым набором Solarbotics является SolarSpeeder — миниатюрный автомобиль, работающий от солнечных батарей. Тут бы логично возразить, что никаким роботом тут и не пахнет, но с чего-то же нужно начать. А в SolarSpeeder есть практически все, что затем можно встретить и в более серьезном роботе. Сервоприводы для вращения колес, солнечная батарея для получения энергии и контроллер для управления сервоприводами и батареей.

На крыше SolarSpeeder расположена солнечная батарея, которая делает эту машинку полностью автономной.

Соберите SolarSpeeder — и вы увидите, какой он шустрый. Стоит попасть на его спину солнечным лучам, как он ринется вперед. Три метра за сорок секунд безо всяких батареек.

Детали, из которых состоит SolarSpeeder, могут уместиться на ладони.

В наборе SolarSpeeder есть монтажная плата, являющаяся по совместительству и шасси, сервомотор для передачи мощности колесам, солнечная батарея, пара транзисторов, диодов и конденсаторов. Конечно, с непривычки придется попотеть, чтобы собрать воедино «сложную» схему SolarSpeeder. Зато после успешной сборки можно устраивать с друзьями настоящие гонки с этими шустрыми солнечными машинками.

PumLatern. Днем и ночью с фонарем

В совершенстве освоили паяльник и отвертку, собирая SolarSpeeder? Прекрасно. Если вам не чуждо чувство прекрасного, соберите PumLatern — робофонарь.

C виду PumLatern выглядит как обыкновенный ночник. На самом деле — это робот-фонарь.

Роботизированный ночник весь день будет заряжать себя от установленной на его макушке солнечной батареи, а ночью порадует вас диковинной игрой света четырех ярких светодиодов, которые, включаясь хаотически, создадут на стенах вашей комнаты невиданные узоры.

Ночью PumLatern выглядит просто потрясающе.

В комплекте PumLatern имеются разнообразные трафареты.

А еще можно выбрать один их многих вариантов декора боковин PumLatern или создать свой собственный вариант. Микросхема-контроллер внутри робота-ночника заведует работой блока зарядки аккумуляторов от солнечной батареи и управлением, включением светодиодов. Собирая PumLatern, придется поработать побольше, чем с машинкой SolarSpeeder, но результат стоит того.

Семейство MouseBot: Herbie и другие робогрызуны

Хотите сказать, что SolarSpeeder и PumLatern — не настоящие роботы? Так, роботизированные вещи. Возможно. Но зато их сборка позволит вам набить руку для действительно серьезного проекта.

Обвинить семейство MouseBot в том, что они — не роботы, сложно. Ведь эти шустрые «мыши» имеют в воем составе датчики, которые позволяют им двигаться за лучом света и не заезжать под препятствия, куда путеводный луч попасть не может.

«Мышиное» семейство MouseBot.

В дружную мышиную робосемью входит красный Herbie, черный Horatio, синий Hamlet и белая Harriet. Инфракрасные датчики на их мордочках способны отличить свет от тьмы и сигнализировать об этом сервомоторам с колесами. А датчик-хвост, почувствовав, что мышь заезжает под препятствие, тут же даст команду на задний ход.

Комплект любого MouseBot является неполным. Вам придется разыскать (!) скрепку, чтобы сделать из нее два важных компонента робота.

Набор для создания MouseBot значительно сложнее, чем у SolarSpeeder. Одним из главных его компонентов является... скрепка.

 

 

Вот так скрепка используется в механизме MouseBot.

Неужели и теперь скажете, что Herbie и компания — не роботы?

Sumovore. Робокоп в миниатюре

Конечно, мыши MouseBot умеют многое. Но не столько, сколько робот-боец Sumovore. Судя по названию, этот малыш виртуозно владеет искусством японской борьбы сумо — пусть и сражается он только с себе подобными.

Несмотря на простые правила, сумо требует быстроты, ловкости и изворотливости. Чтобы заполучить эти качества, в составе Sumovore имеются четыре оптических сенсора, позволяющих «видеть» обстановку вокруг, и два высокочастотных инфракрасных датчика, обеспечивающих мгновенную реакцию на приближающееся препятствие. Мощный мотор придает Sumovore не только скорость, но и силу, которая пригодится ему, чтобы вытолкать противника за пределы круга.

Робот Sumovore — один из вариантов обширного семейства SumoBot.

Микропроцессорный мозг робота-сумоиста имеет модульную конструкцию. В основной модуль вшиты базовые правила поведения Sumovore. Их можно расширить с помощью дискретных модулей: Anti Sumo-dance, предотвращающего бесконечный «танец» двух столкнувшихся Sumovore; Anti edge-ram, останавливающего робота в случае победы; и модуля, позволяющего переключить Sumovore из режима борца в режим исследователя.

Собирая Sumovore, придется много паять. «Мозг» робосумоиста представляет собой непростой перепрограммируемый микроконтроллер и несколько сенсоров.

В собранном виде робот Sumovore выглядит весьма грозно.

Впрочем, это далеко не все. Мозг-микроконтроллер Amtel Mega8L Sumovore можно перепрограммировать с помощью массы программных систем, таких, например, как WinAVR, для решения самых разнообразных задач, где требуется находить и толкать предметы и обходить препятствия.

Платформа EZ-Board. Искусство роботостроения

Конечно, как ни крути, а наборы Robot Kits все-таки являются готовыми к употреблению конструкторами. Следуя инструкции, с их помощью можно получить механизм, действие которого запрограммировано разработчиками набора.

Ну а если хочется отправить творчество и фантазию в свободный полет? Что же, тогда милости просим в компанию EZ-Robot. Ее платформа-микроконтроллер EZ-Board — tabula rasa для роботостроителей.

Платформа EZ-Board — уникальная во всех отношениях робототехническая платформа.

Во-первых, она обладает встроенными USB-портом и приемо-передатчиком Bluetooth, обеспечивающими реализацию дистанционного управления роботом «из коробки». Но главное — платформа EZ-B совместима с массой робототехнической периферии. Имея на борту более двадцати последовательных портов, восемь аналого-цифровых преобразователей и поддержку периферии такой широко известной open source платформы, как Arduino, к EZ-B можно подключать хоть датчики распознавания речи и систему голосового синтеза, хоть камеры распознавания цвета и движения. Туда же стоит записать температурные датчики, сенсоры вибрации, радары, измеряющие расстояние до объекта, интерфейсы для связи с беспроводными устройствами, работающими на частоте 2,4 ГГц, LCD-дисплеи, USB-джойстки, хабы и даже MIDI-интерфейс.

И чтобы запрограммировать работу со всем этим богатством, вовсе не требуется быть семи пядей во лбу. Программная среда EZ-Builder позволяет разрабатывать скрипты, управляющие роботом, без единой строчки кода. Точнее говоря, код, конечно же, есть, только вот от «программиста» он скрыт. А доступны ему простые в освоении инструменты подключения и изменения параметров многочисленных датчиков и приводов.

Используя платформу EZ-B, энтузиасты оживили игрушечных WALL-E.

Если же в программировании вы ас, то EZ-Robot предложит вам среду EZ-B SDK, основанную на Microsoft Visual Studio и работающую с компилятором .Net 3,5.

Благодаря своим аппаратным возможностям и разнообразным средам программирования, удовлетворяющим потребности как новичка, так и профессионала, платформа EZ-B широко используется энтузиастами-робототехниками. Посмотрите, какие интересные решения на ее основе сделал, например, канадский роботостроитель DJ Sures.

Пылесос Roomba сам по себе является роботом, но, дополненный платой EZ-B, он получает массу дополнительных возможностей.

Игрушки в его «лаборатории» в буквальном смысле слова оживают. Особое впечатление производит тюнингованный робот-пылесос Roomba от компании iRobot, получивший благодаря DJ Sures зрение и способность распознавать голосовые команды.  

Пробуйте!

Рассмотренные робототехнические платформы — лишь малая часть того, что придумали любители роботов по всему миру.

Их, конечно, можно считать забавой, несерьезными игрушками. Но стоит помнить, что игрушки эти могут быть созданы вашими собственными руками. И в процессе их создания и отладки вы научитесь многим вещам, позволяющим вам упростить освоение более сложных проектов, связанных с электроникой, программированием контроллеров и созданием автономных интерактивных систем.

Именно эту цель и преследуют наборы Robot Kits и открытые аппаратные робоплатформы. Они, возможно, ваш первый шаг к будущему хобби на всю жизнь или даже любимой профессии.

blog comments powered by Disqus
Обратная связь
Имя
E-mail
Сообщение:

Отправить