Как сделать простое и довольно забавное шасси «ползающего робота» своими руками!

cthutq 15-05-2018, 19:50 4 006 Электроника / Моделирование

Всем доброго времени суток дорогие друзья! В сегодняшней статье я бы вам хотел показать отличную идею о том, как можно сделать простое но необычное шасси на проводом управление, фишка данного шасси в том, что она имеет не классическое поворотное управление, а довольно экзотическое, для поворотов данный агрегат использует поворот передней части шасси. Это довольно не стандартно но интересно, так что не будем тянуть, погнали!

И так, для данной самоделки нам понадобится:

-коннектор для кроны на 9 В-два тройничка для пластиковых труб-3 электро мотора-провода (рода отлично подойдёт старый провод от usb, либо каких нибуть ненужнух старых наушников)-небольшая пластиковая коробка-два небольших выключателя в виде кнопочки (можно с фиксатором, а можно и без)-карандаш-ненужный маркер-несколько крышек от пластиковых бутылок-четыре колеса под ваши моторы-батарейка типа крона на 9 В

Из инструментов нам также понадобится:

-паяльник-термо клей (кстати очень полезная штука, советую преобрести)-небольшая ножовка-канцелярский ножПервым делом необходимо с помощью паяльника проделать небольшое сквозное отверстие в центре крышки от пластиковой бутылки, делать это необходимо аккуратно:Теперь берём маркер и разбираем его, затем с помощью канцелярского ножа отрезаем заднюю часть, чтобы получилась трубочка, в котором должен свободно вращаться обычный карандаш:Наносим на один конец немного термо клея и приклеиваем крышку от пластиковой бутылки так, как показано на фото ниже, на второй конец так же приклеиваем точно такую же крышку с проделанным отверстием:Отрезаем от карандаша лишнее и затачиваем концы таким образом, чтобы на них можно было надеть колеса, которые собираетесь использовать:Берём тройники для пластиковых труб и нашу позапрошлую заготовочку, вклеиваем её так, как показано на фото ниже, всё должно быть равно и аккуратно:Теперь необходимо взять колеса и карандаш с подогнанными концами. Карандаш вставляем в отверстия в крышках от пластиковых бутылок, выравниваем и надеваем колеса, так же желательно приклеить их с помощью термо клея или супер клея:Возьмём второй тройник для пластиковых труб и проделаем отверстие с помощью пятница паяльника следующим образом:Затем необходимо взять ненужный провод от usb и отрезать от него всё лишнее на концах, чтобы получился один провод из которого выходят 4 разного цвета:Два из проводов необходимо раздвоить следующим образом:Теперь устанавливаем провода внутри второго тройника:Припаиваем те провода которые не раздваивали к электро мотору, он будет выполнять поворотную функцию шасси машинки:Ну, а те провода которые раздваивали необходимо припаять к двум оставшимся моторам, эти моторы будут выполнять толкательную функцию всей конструкции:С помощью термо клея приклеиваем внутрь тройника два мотора к которым припаяны одни и те же провода, расположить их необходимо по бокам конструкции:Берём ещё одну пластиковую крышку с заранее проделанным отверстием под вал мотора по центру и приклеиваем его на вал последнего третьего мотора, его так же необходимо приклеить в центральную часть тройника:Снова берём колеса и надеваем их на валы оставшихся моторов:На крышу от пластиковой бутылки на валу двигателя, наносим немного термо клея и приклеиваем вторую часть шасси, делать необходимо всё так, как показано на фото ниже:Теперь берём пластиковую коробочку и делаем в ней два сквозных отверстия под кнопки:Берём эти кнопки и устанавливаем их в проделанных отверстиях:Припаиваем провода с обратной стороны того провода, к которому припаяны моторы к выключателям, делать необходимо всё так, как показано на фото. Должно получиться таким образом, что одна кнопка отвечает за движение вперёд, а вторая за повороты:С боку коробочки делаем два небольших отверстия и выводим через них провода:К ним необходимо припаять соблюдая полярность коннектор для кроны на 9 В:Затем достаточно просто подключить крону на 9 В к коннектору и всё! Шасси с необычным поворотным механизмом готовы и осталось только её протестировать. Для этого просто нажимаем на необходимые кнопочки для поворотов и езды. Думаю многим понравится данная простая самоделка, особенно детям.Вот подробное видео от автора со сборкой и исправлениями данной самоделки:

Ну и всем спасибо за внимание и удачи в будущих проектах самодельщики!

Источник

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

10

Идея

10

Описание

5.5

Исполнение

Итоговая оценка: 8.5

Источник: https://USamodelkina.ru/11271-kak-sdelat-prostoe-shassi-s-neobychnoy-sistemoy-povorota-na-provodnom-upravlenii.html

Робот обходящий препятствия на микроконтроллере своими руками. Собираем роботов-самоходов на Arduino. Сборка управляющей платы

Вступление

В эллинистическую эпоху, на острове Фарос был маяк, на котором были установлены четыре статуи. Эти статуи через определённые промежутки времени, поворачиваясь, отбивали склянки; в ночное же время они издавали трубные звуки, предупреждая мореплавателей о близости берега.

5 век до н.э. В работах Платона выражаются идеи, имеющие отношение к человеческому мышлению и механике машин. Блестящий философ и математик Архит из Тарентума, друг Платона, конструирует деревянного голубя, который мог летать и управлялся струей пара.

1495 год. Леонардо да Винчи разрабатывает детальный проект механического человека, способного двигать руками и поворачивать голову. Механизм выглядит как бронированный рыцарь.

Меняются времена, меняются технологии. Но человека не покинула идея сделать себе «механических слуг», способных мыслить и выполнять разные задачи. Современное название этих устройств — роботы.

Цели, задачи, а также приветствие

Здравствуйте, многоуважаемые радиокоты и радиокошки! Так как сам я ещё котёнок, как в области радиолюбительства, так и в области моего физического возраста, то и устройства, создаваемые мной, должны быть детскими и выполнять роль игрушки(да и вообще, данная статья будет интересна только начинающим).

А что будет выполнять роль игрушки, вы уже, наверное, догадались. Что же оно будет делать? Хм…

О! А пусть оно следует за нарисованной линией, ведь это почти следование по заданной траектории! (можно будет заставить его таскать бутерброды от холодильника к рабочему месту, что бы не отвлекаться от любимого занятия:)) И так, мы вплотную подошли к целям моей работы, а точнее цели
:

• Создать робота (действующую модель), который будет следовать за нарисованной на белом листе бумаги линией.
  

Задачи:

• Создание принципиальной электрической схемы
  
• Создание программы для созданной платформы
  
• Сборка робота, согласно схеме
  
• Тестирование, отладка
  
• Анализ результатов
  

• Создание действующей модели робота
• Итак, создание принципиальной электрической схемы:
  
• Начальная схема выглядит так:

Главная часть схемы — 8- битный МК семейства mega от фирмы Atmel. Именно он выполняет функцию контроллёра поведения робота. В нём заложена программа. Он получает сигналы от двух датчиков — фототранзисторов L32P3C (можно любые другие, лишь бы реагировали на свет).

Когда фототранзистор освещён, он пропускает ток, и импульс появляется на выводе МК. МК, получив сигнал высокого уровня, в зависимости от того есть ли сигнал на другом фототранзисторе, посылает сигнал на входы драйвера двигателей L293D, который усиливает эти сигналы (т.к.

выводы МК не способны выдерживать ток больше 20мА) и передаёт их на двигатели M1 и M2, которые вращаются. Z1, C1 и C2 задают тактовую частоту МК, в данном случае она установлена на 4МГц, то есть контроллёр будет выполнять 4 миллиона операций в секунду.

А как же будут работать датчики? Всем известно, что черный цвет поглощает почти весь спектр световых волн, а белый его отражает, поэтому, когда датчики будут находится над чёрной линией, то на них не будет поступать свет, а когда датчики будут находиться над светлой поверхностью, то будет, и соответственно, от датчика будет идти сигнал.

1. Конечно, это не окончательная схема, доработки некоторых блоков будут представлены ниже.
2. Алгоритм работы:
   
3. Алгоритм работы достаточно прост(подразумевается, что датчики находятся по разные стороны линии)

Небольшие поясниения:

Если участок линии, на которой находится робот, прямой, то от обоих датчиков будет идти сигнал.

Соответственно нужно вращать оба мотора.

Если участок линии, направлен влево, то на левом датчике будет отсутствовать сигнал.

Тогда нужно подать напряжение на правый двигатель.

Если же отсутствует сигнал на правом датчике, то имеет место поворот направо.

• Естественно, нужно вращать левый мотор.
• Собственно, разработка программы.
  
• В качестве языка разработки был выбран распространённый и мощный язык программирования C.
• Разберу, только основной блок, весь код смотрите ниже.

while (1){ PORTC.0 = PIND.0; PORTC.2 = PIND.1;

}

Здесь нет варианта, когда робот завершает роботу, что не соответствует описанному выше алгоритму, потому что не бывает совершенных систем, мой робот, к сожалению, не исключение. Поэтому эта часть была убрана, что бы робот вдруг ни с того ни с сего не останавливался.

1. Загружая из порта D (ответственен за датчики) в необходимые выводы порта C (именно он ответственен за движение робота) мы заставляем робота реагировать как на одиночные импульсы от разных датчиков, так и от обоих вместе.
2. Итак, мы подошли к сборке робота, согласно схеме.
   
3. Сборка управляющей платы.
   
4. Управляющая плата, это плата с микроконтроллером, которая будет контролировать поведение робота. Её схема:

• Как видно, схема проста, собирается в течении недолгого времени. Конечный результат:
• Сборка стабилизотора напряжения и драйвера двигатетей.
  
• На схеме это:

Собирается так же недолго, вот, что у меня получилось:

1. Сборка блока датчиков.
   
2. Блок датчиков отвечает за приём информации о мире. На схеме это:
3. Схема настолько проста, что собирается в течении 3-х минут. Конечный результат:
4. После соединения всех блоков получаем:
   
5. Естественно, я никого не заставляю собирать робота именно таким образом, просто сборка данным образом даёт некую «взрослую» систематизацию.
6. Тестирование, отладка.
   

Управляющая плата и плата стабилизатора напряжения, к моему удивлению не требовали отладки. Но зато плата драйвера двигателей, а точнее сами двигатели, и блок датчиков компенсировали эту потерю.

В блоке драйвера двигателей, отладки требовали двигатели. Проблема в том, что изначально я неправильно рассчитал мощность двигателей (чего вам делать не советую) и решил, что мне хватит и такой конструкции:

Естественно, я ошибался. Робот не то что медленно ехал, он просто стоял на месте.

Соответственно, мне понадобились редуктора. Ни в магазине, ни в интернете подходящих я не нашёл, поэтому мне пришлось «зверски вырвать» их из радиоуправляемой машинки и добавить их в конструкцию.

После добавления их в конструкцию, робот стал «летать». Он настолько быстро ездил, что иногда пропускал дорогу. О том, как я это исправил написано ниже.

Отладка датчиков

Наверное, ещё ни один датчик не работал сразу без отладки. Мой случай не исключение. Изначально датчики реагировали даже на слабый свет. Следовательно, нужно сделать регулятор чувствительности. Поэтому схема была дополнена:

Переменные резисторы позволяют настроить чувствительность. Затем можно померить сопротивление переменного резистора и поставить уже постоянный. Кстати, оптимальное сопротивление резистора в моём случае равно 9.1 кОм. Также были добавлены светодиоды, которые позволили датчикам работать даже в тёмных помещениях. Конечный результат:

Отладка
программы

Как было сказано выше, робот слишком быстро ездил, следовательно, нужно уменьшить скорость робота. Делать это с помощью железа мне показалось неразумным, и я сделал регулировку скорости, напоминающую регулировку с помощью широтно-импульсной модуляции.

• Была разработана функция:
• void PWM (unsigned char vector)
• Return
  ;

Опытный радиолюбитель скажет, что никакой это не ШИМ, и он будет прав. Но всё же данная функция позволяет регулировать скорость робота. (конечный код смотрите ниже в списках файлов)

И вот когда сборка и отладка закончены, настаёт время проверить работоспособность робота (там на фоне играла музыка, но youtube её убрал =()

Анализ результатов

По завершению работы нужно подвести итоги. И так, что же мне удалось?

• Создание программы.
  
• Создание электромеханической платформы
  . Остановимся на этом моменте поподробнее. Конечная ЭМП получилась такой, что её можно применять для решения таких простых задач как: прохождение лабиринта, как двухмерного, так и трёхмерного, следование за источником света, он может рисовать (достаточно прикошачить
  присобачить к корпусу фломастер), робот даже может участвовать в таких робототехнических соревнованиях, как кегельринг.
• Отладка системы.
  
• И самое главное — робот двигается по линии.
  

1. Заключение
2. В заключение обязательно нужно что-то сказать. А скажу я вот что:
3. Дело это:

В этой статье показано изготовление простого робота, избегающего препятствия на плате Xboard v2.0 . Данная плата хорошо подходит для небольших умных роботов, потому что она компактна, имеет четыре контроллера двигателей постоянного тока, может быть прошита по USB и имеет ещё много других функций.

Также она очень проста в освоении и использовании. xAPI представляет собой набор функций на С, предназначенные для решения сложных программных задач, таких как работа с ШИМ, ЖК-дисплеем, дистанционным управление и т.д. Очень хорошо и легко для новичков. Её конструкция является открытой, поэтому если вы не хотите покупать Xboard v2.

0 , вы можете изготовить её самостоятельно.

Во время создания робота вы узнаете различные базовые методы, которые пригодятся вам в будущем.

Механическая часть робота

Робот собран в качественном металлическом корпусе, который можно приобрести в магазине робототехники. Робот приводится в движение двумя моторами-редукторами постоянного тока 200 RPM. Он использует систему дифференциальной передачи и имеет одно касторовое колесо спереди. Колеса связаны непосредственно с валом двигателя.

Двигатели крепятся к шасси при помощи гайки, накручиваемой на резьбу возле вала.

Xboard v2.0 монтируется с помощью монтажного комплекта, который идет в комплекте и включает в себя болты, гайки и стойки. Xboard v2.0 сделана так, что её крепежные отверстия совпадают с отверстиями в корпусе.

Дифференциальная передача

Дифференциальная передача позволяет осуществить движение и управление при помощи двух колес. Нет необходимости в рулевых колесах, как на велосипеде или автомобиле.

Для поворота транспортного средства (или робота) левое и правое колесо вращаются при разных скоростях. Вот почему это называется дифференциальной передачей.

Например, если правое колесо вращается быстрее левого, то робот поворачивает налево.

• На картинке это показано более наглядно.
• Таким образом, перемещение и управление роботом осуществляется путем управления двумя двигателями, что легко делается при помощи xAPI. Подробнее об этом написано по ссылкам:

http://xboard.extremeelectronics.co.in/Motor1.htm

http://xboard.extremeelectronics.co.in/Motor2.htm

В статьях рассказано, как запустить двигатель по часовой стрелке или против неё. MotorA – правый двигатель, MotorB – левый двигатель. Фрагменты кода, показывающие работу с двигателями.

1. Движение робота вперед:
   
2. Движение робота назад:
   
3. Поворот на лево:
   
4. MotorA(MOTOR_CW,255); // правый мотор вращается по часовой стрелке (CW) с макс. скоростью (255)
5. MotorB(MOTOR_CW,255); // левый мотор вращается по часовой стрелке (CW) с макс. скоростью (255)
6. Поворот на право:
   
7. MotorA(MOTOR_CCW,255); // правый мотор вращается против часовой стрелки (CCW) с макс. скоростью
8. MotorB(MOTOR_CCW,255); // левый мотор вращается против часовой стрелки (CCW) с макс. скоростью (255)
9. О MotorA и MotorB можно узнать подробнее, перейдя по ссылке

Датчики

Бесконтактные датчики помогают роботу обнаруживать препятствия на своем пути. Датчики включают в себя ИК-передатчики и ИК-приемники. В качестве ИК-передатчика используется ИК-светодиод, который излучает свет в ИК-спектре, невидимом для человеческого глаза. ИК-приемник принимает эти лучи.

ИК-датчик

ИК-датчик состоит из ИК-приемника, Ик-передатчика и нескольких резисторов. Схема приведена ниже. Нам необходимо три таких датчика, установленных на переднюю часть робота.

Как вы можете видеть, датчик имеет два контакта: питание и выход. На выходе датчика может быть напряжение от 0 до 5В в зависимости от расстояния до препятствия и его типа. Напряжение приближается к 5В, когда препятствие рядом.

Номинал R1 150Ом, R2 22кОм. Цветовой код показан на схеме выше. Номиналы резисторов очень важны, поэтому используйте только резисторы указанного номинала. Короткий вывод ИК-приемника черного (полупрозрачного) цвета является положительным выводом. Это не ошибка, поэтому подключайте его именно так.

ИК-приемник и ИК-передатчик должны быть установлены так, чтобы ИК лучи от ИК-передатчика падали на препятствия и отражались в ИК-приемник. Их правильное расположение показано на картинке.

Выход датчика подключается к АЦП AVR микроконтроллера. АЦП превращает напряжение в 10 битное цифровое значение от 0 до 1024. То есть, ориентируясь на значение с АЦП, вы можете узнавать о наличии препятствий перед датчиком. Работа с АЦП Xboard v2.0 проста и описана по ссылке.

• Если мы подключили датчик к ADC0, то получить информацию с него можно при помощи следующей функции:
• int sensor_value;
• sensor_value=ReadADC(0);//Read Channel number 0

При использовании резисторов указанных на схеме выше, значение sensor_value составляет около 660 когда перед датчиком нет препятствия, и 745 когда до препятствия около 15 см. Если препятствие находится на расстоянии ближе чем 6 см, то значение 1023. Это максимальное значение, и даже если препятствие еще ближе, то значение не повышается.

Обратите внимание, что эти значения могут варьироваться в зависимости от типа препятствия. Некоторые объекты отражают ИК лучи лучше или хуже, чем другие. Некоторые объекты отражают ИК-лучи очень плохо, и не могут быть обнаружены. Эти результаты были получены при использовании ладони в качестве препятствия. Например, ИК-лучи плохо отражает дерево, покрашенное в темные цвета, например двери.

Объединение и подключение ИК-датчиков

Три ИК-датчика крепятся на макетную плату, которая крепится на переднюю часть робота. Один датчик установлен в центре плату, а два других справа и слева соответственно.

Для начала макетная плата обрезается до нужных размеров. Это можно сделать при помощи небольшой ножовки по металлу.

Теперь нужно просверлить два отверстия для монтажа. Тогда мы можем использовать винты, гайки и стойки для установки платы на шасси. Я использовал электрическую дрель, чтобы сделать отверстия за несколько секунд, но если её у вас нет, вы можете использовать ручную дрель.

1. На другой стороне платы мы одеваем распорки на винты, чтобы иметь расстояние между макетной платой и шасси.
2. Теперь макетную плату можно устанавливать на шасси

Обратите внимание, что я использую подстроечные резисторы вместо постоянных на 22кОм. Но вы должны использовать постоянные резисторы на 22кОм. Макетная плата подключается к Xboard v2.0 с использованием стандартного 8 выводного коннектора. Xboard v2.0 имеет 8 выводной разъем для датчиков. Также в этом разъеме есть выводы +5В и GND для датчиков. Его распиновка показана ниже.

Подключите правый датчик к ADC0, центральный датчик к ADC 1 и левый датчик к ADC 2. Датчики готовы, и теперь можно перейти к их тестированию.

Тестирование ИК-датчиков

Ниже приведена небольшая тестовая программа, которая считывает значение с трех датчиков и отображает его на ЖК-дисплее. Для понимания работы программы прочитайте статью Взаимодействие с ЖК-дисплеем при помощи xAPI.

#include “avr/io.h” #include “util/delay.h” #include “lcd.h” void InitADC() { ADMUX=(1

Источник: https://www.olegshein.ru/system-and-update/robot-obhodyashchii-prepyatstviya-na-mikrokontrollere-svoimi-rukami/

Инженеры разработали ползающего робота со "змеиной" кожей

Инженеры разработали автономного пневматического робота, который может взбираться на наклонные поверхности. Для этого разработчики обернули его в пленку с узором, напоминающим чешуйки змеиной кожи. Такое покрытие не дает роботу скатываться назад и позволяет ему толкать себя вперед.

Уникальную разработку, идея которой была подсказана самой природой, представила группа инженеров под руководством Кати Бертольди из Гарвардского университета, сообщается в журнале Science Robotics.

Несмотря на то, что большинство роботов передвигаются за счет колес, немало инженеров используют совершенно другой принцип движения в своих прототипах, повторяющий движения гусениц, змей или червей.

Они имеют конструктивные различия, но концептуально довольно похожи: такие роботы изгибаются или расширяются и за счет этого периодически толкают переднюю часть вперед и подтягивают заднюю часть.

Часто в таких роботах используется несколько двигателей или пневматических актуаторов в разных частях конструкции.

Инженеры под руководством Кати Бертольди (Katia Bertoldi) из Гарвардского университета разработали более простую конструкцию, в которой используется один небольшой воздушный насос. Он располагается внутри тела робота, которое выполнено в виде эластичной трубки с кевларовым каркасом.

Во время надувания трубки робота вырезы на этой поверхности отклоняются и начинают выступать над поверхностью.

Строение поверхности робота. Ahmad Rafsanjani et al. / Science Robotics, 2018

Разработчики решили использовать эту особенность, как основу движения робота. Он периодически надувает и сдувает воздушную камеру с помощью насоса. Но за счет необычной поверхности робот не остается на месте, а при надувании отталкивается задней частью и толкает переднюю вперед, а при сдувании наоборот зацепляется «чешуйками» передней части и подтягивает заднюю.

Движение разных частей робота при уменьшении объема. Ahmad Rafsanjani et al. / Science Robotics, 2018

Инженеры протестировали несколько видов вырезов: треугольные, полукруглые и трапециевидные. Они остановились на трапециевидной форме, потому что во время тестов она давала роботу наибольшую длину шага. Разработчики создали несколько прототипов робота и показали, как один из них может без внешнего питания передвигаться как по горизонтальным, так и по наклонным поверхностям:

• Источник: NPlus1.
• 

Источник: http://edurobots.ru/2018/02/snake-skin-robot/

Дизайн 3D-печатного ползающего робота STAR появился в открытом доступе

3D Today Новости Дизайн 3D-печатного ползающего робота STAR появился в открытом доступе

19.06.2018

3595

Подпишитесь на автора, если вам нравятся его публикации. Тогда вы будете получать уведомления о его новых постах.

Отписаться от уведомлений вы всегда сможете в профиле автора.

Подписаться

13

Мейкер по имени Али выложил в открытый доступ свой вариант STAR – маленького, пронырливого и напечатанного на 3D-принтере робота на основе микроконтроллера Arduino, умеющего карабкаться через препятствия, мешать котикам заниматься любимым делом и даже пролазить под дверями. Разработкой роботов STAR изначально занималась группа инженеров из Калифорнийского университета в Беркли. После публикации доклада в 2013 году идею подхватили любители по всему миру. Про одного из них мы уже рассказывали: израильский инженер Джонатан Спитц создал сразу несколько забавных вариантов этаких роботизированных тараканов. Основополагающая идея дизайна – изменяемый развал ходовой части, благодаря которому робот может изменять клиренс и повышать проходимость на неровных поверхностях. Ко всему прочему STAR считается самым быстрым ползающим роботом в мире: оригинальный вариант развивал максимальную скорость в 5,2 метра в секунду. Механические компоненты не отличаются особой сложностью и с легкостью печатаются, а самым сложным моментом, как предупреждает автор, будет сборка и настройка электроники, особенно если вы планируете изготовить робота с невысоким профилем. Полный набор файлов, список материалов и инструкции можно найти по этой ссылке, а с оригинальным докладом калифорнийских разработчиков доступен здесь.

А у вас есть интересные новости? Поделитесь с нами своими разработками, и мы расскажем о них всему миру! Ждем ваши идеи по адресу news@3Dtoday.ru.

Подпишитесь на автора, если вам нравятся его публикации. Тогда вы будете получать уведомления о его новых постах.

Отписаться от уведомлений вы всегда сможете в профиле автора.

Подписаться

13

Источник: https://3dtoday.ru/blogs/news3dtoday/dizayn-3d-pechatnogo-polzayushchego-robota-star-poyavilsya-v-otkrytom-dostupe

Список мастер-классов

Продолжительность одного мастер-класса – 1…1, 5  часа.

В ходе каждого мастер-класса дети изготавливают какую-то модель или конструкцию. При условии оплаты материалов модель можно взять с собой и продолжить работу с ней дома, усовершенствуя и дополняя ее, или просто играя.

• Цикл мастер-классов предназначен для детей 5-8 лет
• Количество детей в группе – 10-15.
• Требования к помещению:

Для работы требуется помещение, в котором достаточно места для размещения 10-15 детей за столами. Из мебели необходимы столы и стулья. Все необходимое оборудование предоставляется.

Опционально: Флипчарт или доска для записей. Для некоторых мастер-классов желательно иметь  дополнительное пространство для испытания моделей (коридор или свободное от мебели пространство), но можно обойтись и без него.

В программе следующие темы:

1. Создание настоящего рисующего и ползающего робота

Робот художник! Ваш ребенок может стать создателем настоящего робота-художника: он сам ползает по холсту, выбирает цвет и рисует картины в стиле абстракционистов. Наверняка когда-то в будущем найдутся ценители творчества вашего робота, а пока мы разберем, почему движется виброход и всегда ли нужны колеса машине,  почему у батарейки два конца и когда бьет током.

2. Робот-таракан

Всегда ли нужны колеса для передвижения по поверхности? Когда шагающий механизм работает лучше колеса и как его можно сделать простым и надежным? Что такое виброход и почему наши машины все же ездят на колесах? Ответить на эти вопросы, создать своего ползающего робота и устроить «тараканьи бега» — соревнования получившихся роботов смогут участники этого мастер-класса.

3. Робот-борец: японская борьба вибророботов

Битвы не всегда бывают кровавыми, особенно если это битвы роботов. В этой мастерилке мы создадим роботов, которые смогут соревноваться друг с другом, подобно борцам сумо.

  Что нужно сделать, чтобы победить в этой старинной японской борьбе? Что важнее – скорость или масса? Какие конструктивные особенности позволяют победить роботу в честной схватке?  Поможет ли борцу сумо оружие? На все эти вопросы можно ответить, самостоятельно сконструировав и проверив в бою собственного робота-борца.

4. Делаем  вместе с детьми прозрачный инкубатор для проращивания семян

Все что вам нужно — коробка от диска, кусочек фетра и семена. Мы разберем, что нужно для того, чтобы семена прорастали, какие вещества требуются для роста растений, как разбудить уснувшее семечко.

По окончанию мастер-класса вы получаете для своего дома объект, за которым ваши дети будут увлеченно следить в течении пары недель.

Как знать – может быть, этот «инкубатор» станет первым шагом в карьере будущего великого биолога!

5. Светящаяся открытка? В два счета! Создаем собственную поздравительную открытку, которая светится при открывании

Это так просто сделать! Но это – целая наука. Мы знаем, как ее сделать увлекательной: почему светодиод загорается только если его подсоединить правильно? Будет ли светодиод работать от любой батарейки? Почему  металлы проводят электрический   ток, а бумага – нет?

6. Может ли электромотор «работать наоборот»? Создаем генератор электроэнергии

Что будет, если обычный электромоторчик раскрутить? Будет ли он вырабатывать электричество? Участники мастер-класса создадут маленький, но настоящий генератор электроэнергии, который может заменить маленький фонарик. Мы придумаем, как вращать вал двигателя и подумаем над тем, как приспособить светодиоды так, чтобы они светили независимо от полярности.

7. Шарикомобиль:  надувной шарик и соломинка превращают игрушечную машинку в скоростной болид»

Вы знаете, почему летает ракета? А знаете, что суперкары, достигающие рекордных скоростей используют реактивные двигатели? Мы сделаем такой суперкар и устроим соревнования. Почему струйка воздуха может толкать вперед  автомобиль? Зависит ли скорость от чего-то, кроме мощности двигателя или все ли решают лошадиные силы?

8. Летающие модели с воздушным шариком. Делаем настоящие реактивные двигатели

Воздушный шарик легко превратить в настоящий реактивный двигатель.  Не верите? Участники мастерилки на базе простого шарика создают самые разные реактивные летательные аппараты – ракетоплан, классическую ракету, реактивный самолет. Протестируют различные конструкции спускаемых аппаратов – парашют ведь бывает не только в виде купола

9. Корабль на воздушной подушке! Как заставить тарелку летать?

Фантастическое зрелище: тарелка парит над поверхностью стола. Хороший повод поговорить о трении, о равновесии и… устроить соревнования летающих тарелок, придумать,  как можно увеличить мощность, понять, почему одни корабли на воздушной подушке летают прямо и ровно, а другие – крутятся на одном месте.

10. Звездные гонки – гонки наездников на воздушных шарах

В ходе этой мастерилки участники создают специальные летательные аппараты, предназначенные для гонок по «канатной дороге» — нитки, натянутой в помещении.

Проверяя различные конструкции, используя шары разной формы, участники выбирают для себя оптимальную конструкцию аппарата и устраивают настоящие соревнования по «звездным гонкам».

Двигателями в этих «аппаратах» являются воздушные шарики, а «наездников» участники создают сами, вырезая и склеивая различные фигурки.

11. Резиномобиль – автомобиль на резиномоторе

Резинка может запасать энергию и затем отдавать ее, разгоняя вашу машинку. Что нужно, чтобы машинка мчалась быстрее? Помогут ли большие колеса? А если использовать не одну, а две резинки? Сколько можно поставить экспериментов с таким аппаратом! Но главный эксперимент, это, конечно же, гонки. Чья машинка окажется самой быстрой?

12. Висячий мост – превращаем гибкое в твердое, а твердое – в прочное. Почему разрушился Египетский мост в Петербурге?

Гибкий лист может вполне превратиться в прочнейший мост, если приложить немножечко инженерных знаний!  Оказывается, при помощи простого шпагата можно подвесить мост так, чтобы он соединял берега самой бурной горной реки.

Как это сделать, что для этого нужно знать, узнают участники этой мастерилки, а заодно вспомнят историю петербургских мостов и поговорят о том, почему пять мостов через Фонтанку в 19 веке были цепными, что такое резонанс и почему он так опасен мостам

13. Ферма – это совсем не про животных. Строим железнодорожный мост при помощи фермы

Ферма – одна из самых интересных инженерных конструкций, позволяющих при помощи очень простых и легких материалов строить сооружения огромных размеров —  современные здания, мосты и башни.

Мы построим ферму и разберемся, как она работает, поймем, почему легкая конструкция из тонких палочек может выдержать огромный вес.

Ну, и , конечно, построим при помощи фермы настоящий железнодорожный мост – прямо как те самые мосты, которые соединяли берега великих сибирских рек при строительстве Транссибирской магистрали.

14. Макаронные башни – кто первым дотянется до небес?

Вы еще не пробовали строить из макарон? Это очень непростое и увлекательное занятие. На этой мастерилке участники будут соревноваться, кто построит самую высокую башню, а заодно разберутся, что такое центр тяжести, что такое прочность и почему макароны нельзя согнуть в кольцо

15. Как время уходит в песок? – изготавливаем песочные часы

Песочные часы – один из древнейших приборов измерения времени. Мы поговорим о том, когда и зачем люди начали измерять время. Поговорим о различных приборах измерения времени – огненных, водяных и, конечно же, песочных часах.

  Увидеть, как работают огненные часы – это дорогого стоит! Мы сделаем настоящие песочные часы, научимся их калибровать.

Поговорим о том, почему до сих пор на кораблях часы называют «склянками» и о том, бывают ли песочные часы, работающие «в обратную сторону»

Кроме полноценных мастер-классов есть возможность проведения ультракоротких «мастерилок», которые, как правило, проводятся в рекламных целях:

1. «Самолетик за 30 секунд» — изготовление необычного самолета с кольцевыми крыльями. Испытания полученных конструкций на дальность полета и объяснение  принципов создания конструкций, обеспечивающих устойчивость модели в воздухе. Продолжительность – 10-15 минут. Число участников  — 10…50 чел.
2. «Мост из бумаги». Участники строят мост из трех листов офисной бумаги, не используя клея. Мастер-класс требует понимания того, как из гибкого материала создать жесткую конструкцию и как обеспечить соединение нескольких элементов без клей. Продолжительность – 20 минут. Число участников 20…50 чел.

Источник: http://master.schoolnano.ru/?page_id=181

Читать

Джон Ловин

Создаем робота-андроида своими руками

Введение

Создание электронных устройств является интересным и увлекательным занятием, а конструирование роботов может принести наибольшее удовлетворение. В этом случае вам придется создавать не только электронные схемы и узлы, но воспользоваться некоторыми другими технологиями. Создание робота включает решение следующих технологических проблем:

• • система питания устройства
• • моторы и сервомеханизмы для обеспечения движения и перемещения устройства
• • системы чувствительных датчиков (сенсоров)
• • элементы искусственного интеллекта

По каждой из этих проблем существует многочисленная специальная литература, и очевидно, что объем одной книги не позволит охватить все многообразие применяемых технологий. Тем не менее мы коснемся большинства из них, что позволит вам получить начальные представления о задаче и может послужить основой для дальнейшего самостоятельного экспериментирования.

Робототехника является развивающейся дисциплиной. Многие подходы известны уже сегодня, но вряд ли кто-нибудь сможет сказать, какие методы и технологии конструирования будут использоваться через сто лет. Как и биологические системы, робототехника развивается в соответствии с Дарвиновской моделью «естественного отбора».

Занявшись созданием роботов, вы не останетесь в одиночестве. Я был очень удивлен, когда узнал, что многие энтузиасты, государственные организации, частные фирмы, спортивные и технические клубы занимаются вопросами любительского конструирования роботов.

Наиболее «продвинутой» программой по робототехнике из тех, которые я когда-либо видел, обладает американское космическое агентство НАСА. Большинство разработок можно найти в открытом доступе. Если у вас есть Интернет – воспользуйтесь любой поисковой системой (Yahoo, Exite и т. д.) по ключевому слову robotics.

Вы найдете массу информации, посвященной робототехнике, на сайтах различных компаний, университетов, клубов, форумов и просто энтузиастов.

Благодарности

Глава 1

Начало

Некоторые историки считают, что началом робототехники можно считать времена античной Греции. Примерно в 270 году до н. э. греческий инженер Ктесибус создавал музыкальные органы и клепсидры (водяные часы), в которых имелись движущиеся фигуры.

Другие историки полагают, что робототехника началась с появлением механических кукол. Примерно в 1770 году Пьер Жаке-Дрю – швейцарский часовой мастер и изобретатель наручных часов изготовил три замечательные куклы.

Одна из созданных им кукол «умела» писать, другая – играть на органе, а третья – рисовать картины.

Эти удивительные механические куклы, предназначенные для развлечения королевской семьи, проявляли свое «искусство» при помощи рычажков, шестеренок и пружин.

Позднее, в 1898 году, Никола Тесла построил дистанционно управляемую «ныряющую» лодку. Для 1898 года это было немалым достижением, и лодка демонстрировалась в Мэдисон Сквер Гарден. Тесла планировал создать лодку, способную к автономному плаванию, но за недостатком финансирования исследования пришлось прекратить.

Слово «робот» впервые появилось в 1921 году в пьесе «Р.У.Р.» (Россумские Универсальные Роботы), написанной знаменитым чешским драматургом Карелом Чапеком. Робот по-чешски означает «рабочий». В пьесе описывались механические слуги – «роботы». Когда этих роботов наделили человеческими эмоциями, они восстали против своих хозяев и уничтожили их.

Исторически можно найти немало примеров роботов – предметов неживой природы, копирующих человеческую внешность и некоторые человеческие «функции». Таких «человекоподобных» роботов принято называть андроидами.

Наряду со старомодными «железными» людьми, появились киборги – существа частично «человеческого», а частично – «машинного» происхождения, и андроиды — роботы, имеющие человеческий облик.

Многие впервые увидели «настоящего» робота на всемирной ярмарке 1939 года. Фирма Westinghouse Electric создала робота Electro – движущегося человека.

У робота Electro имелись моторчики и система приводов, позволявшие ему «двигать» ногами, руками и ртом.

Робот не «умел» делать никакой полезной работы – его просто демонстрировали на сцене в компании «механической» собаки Спарко.

Зачем создавать роботов?

Применение роботов оказалось совершенно необходимым для многих производств, прежде всего потому, что стоимость «труда» робота оказалось значительно ниже стоимости такой же операции, производимой работником – человеком.

Более того, робота достаточно запрограммировать один раз, и он будет совершать требуемое действие с точностью, превосходящей точность работы любого квалифицированного рабочего. С другой стороны, человек способен выполнять различные задания и с этой точки зрения является значительно более гибким.

Роботы, как правило, предназначены для выполнения какой-то одной операции. Например, робота, предназначенного для сварки, вряд ли удастся «научить» считать детали в бункере.

Персональный компьютер уже произвел переворот в обществе, но «персональный» робот еще не появился. Причина очевидна – создание такого робота намного сложнее. Помимо развитого интеллекта он должен хорошо «уметь» ориентироваться и перемещаться в пространстве и осуществлять необходимые манипуляции для достижения поставленной цели.

Применение роботов

Понятно, что гораздо проще создать «домашнего» робота, выполняющего какую-то одну работу.

Например, уже сегодня существуют небольшие мобильные роботы, которые могут «самостоятельно» постричь траву на газоне. Эти роботы работают от солнечных батарей и не требуют программирования.

По периметру газона закапывается провод; робот чувствует этот провод и остается внутри периметра, не выходя за его пределы.

Создание полезного персонального робота очень сложно. Вообще говоря, эта проблема выходит за рамки данной книги, да, пожалуй, и любой современной книги по робототехнике. Резонно спросить – а какова вообще тогда цель этой книги? Я надеюсь, что, прочитав эту книгу и построив несколько моделей роботов, вы приобретете необходимый опыт и сможете внести свой вклад в развитие робототехники.

Способность к созданию нового не есть необходимая принадлежность исключительно университетского диплома. Роботы создаются отнюдь не только учеными в стенах университетов и промышленных компаний.

Экспериментируя и «играя» с роботами, вы можете научиться многим полезным вещам: работе искусственного интеллекта, принципам нейросетей, грамотной постановке целей, задачам «навигации», работе сенсоров и исполнительных механизмов и т. д. Первоначальное знакомство с основами робототехники может перерасти в ее серьезное изучение.

Как говорится в поговорке: «Семь раз отмерь – один раз отрежь». Прежде чем начать строить робота, задайте себе вопрос: «Для какой цели он предназначен? Что он будет делать и каким образом?» Моей мечтой является создание маленького робота, который бы автоматически обслуживал кошачий туалет.

Источник: https://www.litmir.me/br/?b=537190&p=12

Студенты создали из бумаги ползающего робота (+видео)

• Студенты факультета механики и машиностроения из Университета штата Иллинойс создали под руководством преподавателей ползающего робота из бумаги.
• Два доцента, аспирант и два студента решили использовать принцип оригами для создания действующего механизма, пригодного для интеграции с небольшими, недорогими роботами, а также со складными адаптивными структурами.
• Как сказал доцент Самех Тафик, они черпали вдохновение, глядя на такие быстро движущиеся растения, как венерина мухоловка и плавающие одножгутиковые бактерии, которые используют возможности своего тела для быстрого запуска ускоренного передвижения и экономии энергии.

Робот использует блочную конструкцию оригами, чтобы имитировать передвижение и сегментные свойства дождевых червей. Функции щетинок внизу туловища червя имитируют специальные выступы, которые предотвращают проскальзывание назад.

Ученые исследовали концепцию шаблона Креслинга, который представляет собой хиральную башню с многоугольным основанием. За счет расширения и сжатия эта конструкция в виде гармошки способна двигаться вперед и поворачивать в сторону.

Использование принципа неустойчивого равновесия позволяет превращать малые управляющие усилия в большие скользящие шаги. Каркас в виде башни оригами трансформирует вращение двигателя в быстрое расширение и сокращение тела робота-червя, что и позволяет ему ползать.

Он может передвигаться вперед и поворачиваться влево и вправо, используя повторяющееся расширение и сжатие.

«Способность создавать функциональную и геометрически сложную трехмерную механическую систему из плоского листа открывает многообещающие возможности в области робототехники для удаленных, автономно развертываемых систем или недорогих встраиваемых систем передвижения», — отмечают авторы исследования.

Проведенный математический анализ считается первым в своем роде по использованию складываемых по шаблону Креслинга конструкций оригами для передвижения. Такая конфигурация дает преимущество в потреблении энергии и упрощает управление движением с открытым контуром.

В будущем конструкция также может использоваться в манипуляторах, стрелах подъемных кранов и в других активных структурах. Исследователи планируют продолжить свои работы по проектированию, моделированию и испытаниям имитирующих природные существа модульных роботов.

Источник: http://www.robogeek.ru/nauchnye-razrabotki-programmnoe-obespechenie/studenty-sozdali-iz-bumagi-polzayuschego-robota