0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Как сделать одномоторного BEAM-робота

BEAM роботы своими руками

В этом видеокурсе канала паяльник tv будут рассматриваться схемы и конструкции простых роботов. В настоящее время многие интересуются классом beam роботов, отличительной чертой которых является подорожание поведению живых существ. Особенно ими интересуются начинающие,когда хотят собрать их своими руками, так как схемы таких роботов максимально просты и имеют небольшое количество деталей. Это является одним из принципов построения таких роботов.

Роботы в этом китайском магазине. Много с бесплатной доставкой.

Какие черты, присущие живым существом мы можем реализовать в таких роботах?

Первая черта одна из самых главных. Это движение. Второе это питание. Робот будет потреблять не только энергию батареек, но также и солнечную энергию.

С помощью в различных датчиков можно имитировать органы чувств, например, простейшее зрение. Такой вид beam роботов называется фототропы. Они реагируют на свет. Схемы реконструкции фототропов встречаются чаще, чем другие виды, так как солнечная энергия является наиболее эффективным бесплатном способом подзарядки.

Также можно цитировать другие органы чувств. К примеру вот этот простейший робот реагирует на громкие звуки.

Такой робот относится к виду аудио тропы. При обнаружении громкого звука он начинает вибрировать и голова светится красным цветом. То есть можно сказать, что он принимает агрессивную окраску, так же как в живой природе. Некоторые организмы отпугивают врагов. Такая акция длится в течение нескольких секунд.

Давайте рассмотрим схему. Микросхема ne 555 здесь работает в ждущем моно стабильном режиме и активируется, когда микрофон улавливает звуки.

Микрофон используется обычный электретный. Сигнал от него усиливается транзисторами и поступает на вход. К выходу подключен светодиод с ограничивающим резистором и вибромотор типа таблетка от мобильного телефона. Он рассчитан на три вольта. Конденсатор c2 предотвращает активация схемы при подаче питания, но его можно и не ставить. Резистор r6 нужно подобрать. От него зависит время активного состояния. У автора ролика этот робот включается примерно на три с половиной секунды. При этом резистор r6 имеет сопротивление 3 мегаом.

Все компоненты схемы были скреплены между собой навесным монтажом. Все это было помещено в корпус. Такие можно встретить в торговых автоматах за 10 рублей. Затем все было залито термоклеем. До застывания он был более прозрачным и компоненты были видны, а когда клей затвердел, все стало не так прикольно выглядеть. Ножки сделаны из скрепок и детали от ручки.

На корпусе и на крышке сделаны контакты для источника питания. А источником является две батарейки по 3 вольта каждая. При питании от одной такой батарейки робот будет только издавать вибрацию без свечения светодиода.
Когда микрофон оказался внутри корпуса очень сильно пострадала чувствительность робота. Поэтому не повторяйте ошибку. Микрофон должен быть снаружи.

Схема робота паука

Теперь давайте рассмотрим робота паука. Его особенность заключается в том, что он просыпается когда рядом с ним присутствует электрическое поле. При этом у него светятся два ярких глаза.

Схема BEAM паука очень простая. Ее основной деталью является полевой транзистор. В данном случае кп 103. Затвор этого транзистора является антенной. И когда она улавливает поле, то сопротивление участка сток-исток сильно возрастает, что приводит к открыванию биполярного p-n-p транзистора vt2. Затем открывается vt3, включая светодиоды. Биполярные транзисторы могут быть любые соответствующей структуры. На схеме подписаны те, которые были использованы в показанном случае.

Первоначально автор видео хотел сделать ходячего паука. Но микро моторчик отказался проводить его в движение. Плата получилось чуть больше, чем хотелось из-за переключателя. Питается схема BEAM от одной трех-вольтовой батарейки.
Далее на видео с 5 минуты

Выпуск 2 далее еще в одном ролике канала Паяльник TV

DIY: Класический четырехногий beam-робот. Пошаговая инструкция по созданию

Мы предлагаем вам построить вашего собственного четырехногого робота, управляемого от сервомотора.

Внимание: этот робот – версия классического четырехногого ходящего робота BEAM. Она очень простая и не требует программирования.

С другой стороны, если вы знакомитесь с микропроцессором программирования и у вас есть несколько сервоприводов для ног, это вот ваш идеальный проект! Вы можете играть с механическим ходоком, не беспокоясь о настройках BEAM microcore.

Если вы готовы к созданию подобного устройства, мы с радостью поможем вам и предоставим подробную инструкцию построения этого механизма.

Шаг 1. Соберите материалы и создайте план действий :

Создание 4-х ногого «сервоходока» довольно просто из «умных» частей. В принципе, вам нужно два двигателя, ноги, аккумулятор, механизм для того, чтобы двигатели работали вперед и назад, и рамка для удержания всех этих деталей.

Список деталей:

  • 2 сервомоторы Tower Hobbies TS-53
  • 20-дюймов медной проволоки: 12 – для передних ног, 8 – для задних.
  • Батарея — 3.6v NiMH
  • Микроконтроллер — AVR ATMega 8
  • Рамка Sintra – пластиковая пенопластина, которая сгибается при повышении температуры и приобретает любую форму.

Другие запчасти:

  • Кусок картона для проектирования
  • Коллектор для сервомотора и батареи
  • 28-контактный разъем для ATMega чипа
  • Суперклей
  • Паяльник, припой и проволока
  • Несколько крошечных болтов для крепления двигателей
  • Матовый нож

Шаг 2. Создайте рамку, закрепите сервомоторы:

Сначала нужно сделать отверстия по углам для двигателя, а затем замерить вдоль края линейки расстояние от отверстия к отверстию с матовой ножом. Возможно, понадобится около 20 проходов ножом, чтобы разрезать картонку.

После вырезания отверстий, испытайте соответствующие двигатели, чтобы посмотреть, работает ли механизм.

Читать еще:  Простой столик из дерева и металла

отверстие в картонке

Шаг 3. Согните рамку, добавьте двигатели:

Рамку нужно согнуть, но для начала её нужно:

  • прокипятить в небольшой емкости
  • рамка должна побыть в воде в течение минуты
  • вытащить из воды и держать под прямым углом, пока она не высохнет.

Передние ноги должны быть согнуты под углом 30 градусов. Затем нужно прикрепить сервомоторы к отверстиям.

Шаг 4. Прикрепить ноги к звездообразным моторам:

Возьмите 12 и 8-дюймовые отрезки медной проволоки, сделайте из них передние и задние ноги. Согнув их под нужны углом, присоедините серводвигатель. Лишние отрывки проволоки можно отрезать или загнуть.

для разреза проволоки используйте плоскогубцы

подрезанные и закрученные

Шаг 5. Соедините ноги с телом робота, согнув их как положено:

Прикрепите «сервозвезды» с ногами к двигателям, а затем согните их.

Здесь ключевым фактором является симметрия. Наконечник удерживает одну сторону, сгибаясь только в одном направлении, это легче для глаз, если вы делаете слишком много движений на одну или другую сторону.

Обратите внимание, что настраивать ходьбу робота вы будете немного позже, потому что сначала нужно закрепить центр тяжести посредине робота. В идеале передние ноги должны находиться в воздухе, а задние при вращении будут наклонять тело бота вперед, делая упор на передние ноги. Это и будет принцип ходьбы робота.

Шаг 6. Плата с мозгом:

Настроить плату с мозгом очень просто. Потому что робот использует сервоприводы, поэтому нет необходимости в сложных драйверах для движения. Просто подключите 3,6 вольт (прямо от батареи), чтобы запустить двигатели, и зарядите их с широтно-импульсной модуляцией сигнала от микроконтроллера, чтобы указать роботу, куда следовать.

Также вам понадобятся два 3-контактных разъема для серводвигателя, один 2-контактный разъем для батареи, один 5-контактный разъем, а также 28-контактный разъем для ATMega 8 чипа.
После того как все розетки и сегменты будут приклеены, нужно припаять их. Большая часть проводки находится на нижней стороне платы и имеет несколько проводов.

5-ти разъемник, задний сегмент для сервомотора, лента соединения двух половин устройства, «мозг», свитч, передний сегмент для сервомотора, разъем питания для батарей.

Шаг 7. Запрограммируйте чип:

Программирование может показаться очень сложным этапом настройки, но на самом деле нужно к припаянным проводам задать плагин.

Не используйте кабель для программирования с другими устройствами с напряжениями выше 5В. Напряжение может работать с кабелем и перегреть параллельный порт вашего компьютера, что может повредить ваш компьютер. Более элегантный дизайн имеют предельные резисторы или диоды. Для этого проекта подойдут гетто. Они имеют всего лишь 3,6 В батарейки.

Чтобы заставить двигатели двигаться вперед и назад, можно использовать код, который прилагается ниже (http://www.instructables.com/files/orig/FT1/X0CA/JWNEUHSVJ9M/FT1X0CAJWNEUHSVJ9M.c).

Код использует встроенный 16-битный генератор импульсов для сигнала с задержкой в 20 мс, и дает микросекундное разрешение на предельной скорости. Разрешение сервопривода занимает 5-10 микросекунд, так что 16-бит вполне достаточно.

Шаг 8. Ваш робот делает первые шаги:

Смотрите на видео, как робот шагает, сгибая передние ноги под углом около 40 градусов, а задние около 20 градусов. Обратите внимание на то, в чем заключается преимущество 2-ух секундной задержки при нажатии на кнопку сброса. Очень удобно при повторном программировании, чтобы он просто был в стационарном положении в течение нескольких секунд при включенном питании. Смотрите на видео также то, как поднимаются передние ноги за счет поворота задних ног. Наблюдайте за центром тяжести, который также влияет на движение робота.

Шаг 9. Тонкая настройка:

Итак, ходит робот нормально. Но сможет ли он ускорять темп или карабкаться на возвышенности. В этом вопросе решающее значение играют повороты ног. Повороты помогают ему удержаться от того, чтобы не упасть с края объекта. Поэтому одна нога перешагивает препятствие, если оно не высокое для робота. При этом повороте робот может достичь 30 градусов изгиба ног.

Шаг 10. Какую высоту может осилить робот?:

Пока что эта высота достигает только 1 дюйм и то это не всегда просто. Это может занять пару попыток, чтобы заставить обе передние ноги подниматься вверх и опускаться. Или центр тяжести может быть немного высоковат для поднятия передних ног. Вы можете видеть, как робот почти потерял способность толкнуть передние ноги и заставить свое тело оказаться в воздухе.

Пока что трудно, можно даже сказать, невозможно заставить робота перешагнуть препятствие выше 1-1/2 дюйма. Возможно, здесь поможет снижение скорости поворота ног, или снижение угла опускания тела на землю.

Роботы своими руками или Как сделать робота


У начинающего робототехника всегда возникает два вопроса: «как сделать робота» и «из чего сделать робота». На эти два вопроса пытается ответить этот сайт, посвященный BEAM-роботам, алгебре логики и логическим схемам роботов.


Робототехника
для начинающих

  • Как сделать первого робота
  • Несколько увлекательных экспериментов с первым самодельным роботом

    Разработка схем роботов
    Математические методы

  • Схема робота, ищущего свет
  • Схема робота, избегающего препятствия

  • Как сделать простейшего робота в домашних условиях
  • Как сделать простого робота на одной микросхеме
  • Как создать робота с логической схемой
  • Создание робота для поиска света с элементами логики
  • Робот своими руками, избегающий препятствия
  • Самодельный рисующий робот

    BEAM (произносится бим) является отличной школой робототехники и электроники, так как позволяет вести освоение шаг за шагом, от простого к сложному. От создания роботов с простейшими рефлексами до систем, управляемых нейронными сетями.

    BEAM-роботы в отличие от обычных роботов, построенных на основе последовательных вычислений с применением микропроцессоров, используют нейросетевые принципы параллельной обработки информации, поступающей от датчиков.

    При создании BEAM-существ широко применяются аналоговые технологии, позволяющие реализовать разновидности нечеткой логики, и нейронная поведенчески-ориентированная архитектура систем управления, основанная на стимул-ответных реакциях.

    Читать еще:  Денежное дерево из бисера и монеток

    Кроме того, одним из основных подходов в BEAM-робототехнике является принцип разумного минимализма, не позволяющий усложнять конструкции без особой надобности.

    РОБОТЫ и БИОЛОГИЯ

    BEAM-роботы являются одними из, пожалуй, самых интересных робототехнических созданий. Один из основных принципов дизайна BEAM-робота — следование природе живых существ. Таким образом, и сам BEAM-робот является, в некотором роде, почти живым существом.

    Именно следование биологическим принципам при проектировании роботов наделяет эти биоморфные создания неподражаемым поведением, которое очень сложно достичь при использовании полностью цифровых устройств (процессоров и микроконтроллеров). BEAM-робот по большей части — это аналоговое устройство, использующее широкие возможности аналогового подхода.

    BEAM-технология позволяет создавать простых и шустрых роботов с уникальным поведением из доступных и распространенных компонентов без необходимости сложного программирования.

    Конструкция робота, выполненная с учетом анатомии насекомых, позволяет даже очень простым роботам демонстрировать достаточно интересное поведение. Насекомые выбраны в качестве одной из основных моделей в силу того, что их нервная система является одной из самых простых и эффективных относительно других живых существ. Сложное поведение может стать результатом работы всего нескольких нейронов.

    Поведение роботов должно быть приближено к поведению живых организмов, поэтому за основу берутся аналоговые принципы. Конечно же, использование микроконтроллеров не запрещается, но базовые инстинкты робота должны быть реализованы на основе независимых нейронных цепей.

    В основе нижнего слоя архитектуры BEAM-роботов лежат конструкции, обеспечивающие реализацию поведения типа «стимул-реакция». Такое поведение обычно реализуется с помощью низкоуровневых «нервных сетей».

    Нейронная поведенчески-ориентированная архитектура — основа всего BEAM-роботостроения.

    Использование аналоговых принципов позволяет реализовать системы с нечеткой логикой.

    Кроме того, поведенчески-ориентированная архитектура доктора Тилдена может быть сведена до частного случая предикативной архитектуры Родни Брукса, как нейронного процесса, использующего метод предикативной (условной) реакции на стимул.

    BEAM-роботы: от простого к сложному

    Базовым принципом ВЕАМ-философии является эволюция роботов: развитие снизу вверх от простых конструкций к сложным системам.

    Простота и красота BEAM-роботов привлекает к этому хобби людей всех возрастов и уровней образования. Уже с первых шагов даже начинающий способен создать работоспособные конструкции не учась программировать и не углубляясь в длительное освоение микропроцессорной техники. Если у вас хватает умения для того, чтобы выпрямить скрепку, то значит у вас хватит умения построить и BEAM-робота.

    BEAM является лучшим путем изучения робототехники, логических схем и электроники для начинающих. А безграничные потенциалы, заложенные в BEAM-технологии, делают ее отличным хобби как для молодых конструкторов так и для зрелых людей, увлекающихся роботами. В отличие от большинства, основанных на процессорах роботов, BEAM-роботы дешевы, просты и могут быть построены любителями всего за несколько часов.

    КАК СДЕЛАТЬ РОБОТА


    РОБОТОТЕХНИКА ДЛЯ НАЧИНАЮЩИХ

    Стоит добавить, что BEAM-технология — лучший путь для знакомства с основами электроники, а сами BEAM-роботы являются одними из непременных участников сайтов, рассказывающих про робототехнику для начинающих.

    Для того, чтобы сделать своего первого робота необходимо познакомиться всего с несколькими электронными деталями. Список этих электронных деталей для создания робота очень небольшой.

  • электромотор (обычно их два, но можно сделать робота, используя всего один электродвигатель)
  • фотоэлемент (обычно фототранзистор или фотодиод, их тоже понадобится пару штук)
  • простая логическая микросхема (она будет служить роботу нервной системой и силовой частью, управляющей электромоторчиками)
  • батарейки
    Вот собственно и все, что понадобится для создания BEAM-робота, наделенного фототропным поведением. Ваш первый робот будет реагировать на свет. Более того, следуя заложенному в него фототропизму, он будет следовать за светом.

    Хотя робот очень прост, но у него будет широкий потенциал для развития. Добавив в него пару светодиодов и резисторов, Вы получите робота, способного избегать препятствия. Ваш робот уже не будет глупо упираться в стенку, а сможет миновать неожиданную преграду.

    Сайт находится в разработке, поэтому, пожалуйста, проявите снисходительность к тому, что материалов, пока мало.

    BEAM роботы

    В этой статье речь пойдет об интереснейших роботах, принцип построения которых заключается в использовании простых аналоговых цепей. Мы рассмотрим их особенности и основные принципы, а в конце попробуем сделать простого робота.
    Это просто даже для начинающих радиолюбителей!

    Одобряется при создании робота использовать как можно меньшее число электронных элементов и можно даже пустить в ход электронные отходы.

    Важнейшим принципом конструирования BEAM-робота является подражание природе живых существ.
    BEAM робот должен обладать свойствами, присущими живым существам. Конечно же речь не идет о таких признаках как дыхание, рост, размножение, потому что роботу это и не нужно. Зато питание, движение и развитие для данных роботов являются главным смыслом жизни.

    Движение является неотьемлимым признаком (свойством) любого живого существа. Это самое простое, что можно реализовать в BEAM роботе. В моем понимании движение бывает самопроизвольное или обдуманное (намеренное). По отношению к умным роботам можно сказать, что от них требуются только обдуманные движения. Например у человека невольно могут придти в движение мышцы лица для передачи мимики (например из-за внезапно возникшей эмоции), а для робота любое ненужное движение ведет к нерациональной трате энергии.

    Сложной, но интересной задачей стоит создание искусственного интеллекта BEAM робота, ведь по философии BEAM роботостроения в них не используются микроконтроллеры и микропроцессоры, а все осуществляется на аналоговых дискретных компонентах. Использование микроконтроллеров не запрещается, но базовые инстинкты робота должны быть основаны на использовании множества поведенческих моделей, связанных напрямую с сенсорами и датчиками при минимальном уровне обработки сигналов.

    Питание

    В большинстве случаев элементом питания является батарейка. Но если вы хотите создать робота с автономным питанием, то нужно использовать энергию излучения (например солнечный свет). Устройство, преобразующее солнечную энергию в постоянный электрический ток называется солнечная батарея, состоящая из полупроводниковых фотоэлементов. Солнечные батареи дают небольшое количество электрической энергии в режиме реального времени, но только в присутствии солнца. Для того чтобы не «умереть» при отсутствии солнца, целесообразно использовать аккумуляторные элементы для сохранения накопленной энергии на «черный день». ну или на пасмурный день.

    Читать еще:  Как сделать танк на радиоуправлении

    Адаптация и поведение

    Робот на аналоговых схемах больше приспособлен к окружающей среде по сравнению с цифровым роботом, эффективность которого заканчивается при попадании в ситуацию не прописанную в программе его цифрового мозга. Иными словами цифровые роботы не могут решать задачи, ответы на которые не заложены в их программе.

    Концепция BEAM-роботов, предложенная Марком Тилденом, состояла в том, что реакция на внешние факторы должна обеспечиваться на первом этапе самой машиной, без участия какого-либо «мозга», как это происходило и в живой природе, на пути от простейших к человеку. По этому же пути должно идти совершенствование и создание более сложных робосистем.

    Виды

    Существуют разные виды роботов BEAM, которые созданы для выполнения разных задач.
    Аудиотропы — реагируют на звуки.
    Фототропы — реагируют на свет.
    Радиотропы — реагируют на радиочастоты.
    Термотропы — реагируют на тепловое излучение.

    Наиболее часто встречаются фототропы, поскольку поиск света является наиболее очевидной задачей для использующего солнечную энергию робота.

    Модульная структура

    Лично мне нравится идея создания BEAM робота из отдельных функциональных модулей, и руководствуясь принципом «от простого к сложному» можно будет развивать робота, добавляя все новые и новые модули. Каждый модуль сам по себе может работать отдельно, т.е. не будет использоваться централизованный мозг для обработки информации.

    Шасси

    Для того, чтобы робот мог двигаться, нужно сконструировать для него шасси.
    Оно бывает разных типов: гусеничное, на колесах и даже на ногах.
    Давайте рассмотрим их подробнее.

    1. Гусеничное.

    На рисунке представлено готовое шасси, которое не трудно найти в продаже. В большинстве случаев приходит в движение от пары мотор-редукторов.
    Плюсы: хорошо поворачивает, не используя при этом рулевые механизмы; имеет повышенную проходимость; на него удобно монтировать электрические платы и отдельные компоненты.
    Минусы: такое шасси трудно собрать дома самому, а стоимость составляет в среднем 90 долларов.

    2. Шасси на колесах.

    Плюсы: самый простой тип в отношении того, что его можно собрать дома самому (например из детского конструктора и пр.) или использовать игрушечную машинку.
    Минусы: для осуществления поворота требуется рулевой поворотный механизм, а значит придется использовать дополнительный электродвигатель, что влечет за собой увеличение массы конструкции и повышение потребления электроэнергии.

    3. Робот на ногах.

    Это самый сложный тип.
    Плюсы: их внешний вид приближен к живым существам, а движения выглядят более эффектно.
    Минусы: используется большое количество механизмов, и очень часто такой робот нуждается в системе, обеспечивающей равновесие.

    ДЕЛАЕМ САМИ!

    Шасси для своего робота можете сделать так как показано на рисунке ниже.

    За основу можно взять коробочку. Лучше из пластмассы, потому что это легкий материал. В этой же коробке удобно разместить элемент питания: аккумулятор, батарейки и т.п.
    Учитывайте, что чем больше колеса, тем медленнее будет ехать робот (а может и не сдвинуться с места).

    Второй вариант. Здесь использованы пластиковые хомутики для закрепления моторчиков.

    Электромоторы можно взять со старой техники: магнитофоны, игрушки, дисководы и пр.

    У меня дома имелись моторчики трех типов:

    Выбор пал на верхний моторчик. Он показал хорошие характеристики по тяге и потреблению тока.

    Также нам потребуется батарейный отсек, чтобы обеспечить питание. Питание можно организовать раздельное: для моторов (силовое) и для логической схемы.

    Ниже представлена простая схема робота, который едет на свет фонарика.

    Схема 1. «Идущий на свет».

    В этой схеме использованы фотодиоды. Их выбираем по диапазону чувствительности, т.е. учитывая на какой свет робот будет идти. К примеру на свет от фонарика (видимый диапазон) или на лучик пульта от телевизора (инфракрасный диапазон). Если осветить фотоэлемент VD1, то будет вращаться Мотор 1, а если осветить фотоэлемент VD2, то будет вращаться Мотор 2. Учитывая это, моторы расположим так, чтобы когда VD1 освещен Мотор 1 поворачивал робота к свету.

    А если моторы поменять местами, то робот наоборот будет отворачиваться от света.

    Теперь рассмотрим фотоэлементы.
    В качестве элементов, чувствительных к свету используются фотодиоды, фототранзисторы, фоторезисторы и т.п. В интернете присутствует много информации по этим элементам, поэтому я опишу их вкратце.

    1. Фоторезистор: в темноте он представляет собой высокоомный резистор, а при освещении светом его сопротивление падает пропорционально интенсивности света, проявляя линейную зависимость. Как правило воспринимают только видимый свет.

    2. Фотодиод: полупроводниковый прибор, так же как и обычный диод имеет анод и катод.
    Если применить прямое включение, то освещенный фотодиод будет вырабатывать напряжение на выводах.
    При обратном включении сопротивление облученного фотодиода падает так же как у фоторезистора.
    По диапазону света фотодиоды делятся на ИК-диоды и для видимого света. ИК-диоды воспринимают только инфракрасное излучение, но также хорошо реагируют на лампы накаливания и на Солнце.

    3. Фототранзистор: отличается от обычного транзистора тем, что на область базы подается свет, который управляет усилением тока эмиттер-коллектор.

    Без особого успеха в качестве светочувствительного элемента можно использовать светодиод. Он обладает слишком малой чувствительностью и усилить ее можно лишь с помощью дополнительной схемы.

    BEAM-робот, который получился у меня

    В своем роботе я использовал разные фотодиоды неизвестного происхождения. На видео видно, что чувствительность одного из них больше.
    Один из фотодиодов реагирует на лучик пульта от телевизора.
    Также вся «начинка» залита термоклеем.
    Надеюсь у вас получится лучше и красивее!

  • Ссылка на основную публикацию
    Статьи c упоминанием слов:
    Adblock
    detector