Uniwersalne podwozie gąsienicowe dla robota. Robot kołowy lub gąsienicowy

Ze względu na liczne prośby postanowiłem opisać proces tworzenia takiego robota z kamerą na podwoziu gąsienicowym i sterowaniem przez bluetooth za pomocą joysticka.

Zawsze marzyłem o stworzeniu robota, którym będzie można sterować za pomocą komputera i obserwować jego ruchy z pierwszej osoby.
Warunkowo podzieliłem cały proces na trzy części:
1. Montaż robota
2. Programowanie wbudowanego mikrokontrolera
3. Programowanie sterowania komputerem

Wierzę, że ten temat będzie najciekawszy dla tych, którzy chcieliby zbudować takiego robota, ale brakuje im wiedzy w pewnych punktach. (Dla tych, którzy są dobrze zorientowani w robotyce, elektronice i programowaniu, nie odkryję niczego nowego). Dlatego opowiem ci maksymalnie szczegółowo i po prostu.
Ogólnie rzecz biorąc, robota można kupić w postaci gotowej, ale
- po pierwsze nie jest tak ciekawie - sam proces tworzenia robota własnymi rękami to ogromna przyjemność
-drugi przy zakupie gotowy robot dostosowanie go do własnych zainteresowań jest często dość trudne, jeśli w ogóle niemożliwe
- i wreszcie, przy odpowiednim podejściu, samodzielne wykonanie robota może być tańsze.
Skorzystamy z najtańszych, ale gotowych montaży, bo nie każdy jest zainteresowany montażem od podstaw, jest to bardziej skomplikowane i ryzykuje znudzenie procesem, który trwał miesiącami :).
Jeśli nie tylko chcesz mieć robota do zabawy, ale zrób to sam, chodźmy!
Robot nie podejmuje samodzielnie decyzji, to znaczy jest podwoziem sterowanym przez komputer PC, który wykonuje polecenia i przesyła sygnał wideo. Nie jest jednak trudno przerobić go na samodzielnego robota – wystarczy dodać czujniki i dodać logikę komputer pokładowy... Platforma jest do tego zaprojektowana.
Potrzebujemy:
Do podwozia gąsienicowego
1. Skrzynia biegów z dwoma silnikami - Skrzynia biegów z dwoma silnikami Tamiya (TAM70097)

2. Gąsienice i rolki z osiami - Tamiya Track and Wheel Set (TAM70100)

3. Platformy i łączniki - zestaw płyt uniwersalnych Tamiya (2) (TAM70157)

Z tego tylko pozycja 2 to deficyt w Rosji.
Resztę możesz kupić w Terraelectronics (70097 - 520 rubli, 70157 - 385 rubli)
Lub w oficjalnym sklepie Tamiya. Jeśli kupisz w nim, weź podwozie gąsienicowe (630r) i skrzynię (390r). Będziesz mieć skrzynkę z jednym silnikiem w rezerwie.
Faktem jest, że potrzebujemy skrzyni z dwoma silnikami, aby robot mógł jechać nie tylko prosto, ale także skręcać, kontrolując osobno tory.
Ponieważ nie można było kupić wszystkiego w jednym miejscu w Moskwie, a nie chciałem biegać i szukać, zamówiłem to wszystko na ebayu u jedynego sprzedawcy, który dostarcza do Rosji w normalnej cenie. Zestaw kosztował około 37,5 $ z dostawą.
Części te można również znaleźć na stronie pololu.com. Są droższe i nie zawsze dostępne.
Zamiast platformy z otworami całkiem możliwe jest użycie kawałka sklejki i elementów złącznych konstruktor metalowy, który jest sprzedawany w świecie dziecięcym za około 200-400 rubli (jest kilka zestawów).

Generalnie najważniejsze są gąsienice i motoreduktory.

Elektronika pokładowa
1. Arduino Duemillanove / Freeduino 2009 - mózg naszego robota -


w serwisie eBay od 17,60 USD.
Wziąłem go na freeduino.ru, dość dawno temu i na 950r.
Dla robota wystarczy na Atmega168 (tańszy niż Atmega328P), jeśli nie zamierzasz pisać bardzo wymyślnej logiki robota lub używać Arduino jak ja do innych eksperymentów, na które 16kB pamięci flash może nie wystarczyć.
2. Moduł zasilania Osłona silnika V2 lub V3 do sterowania silnikiem


W serwisie eBay od 10,5 USD, stara wersja i bez grzebieni do montażu kolejnego piętra tarcz.
na Freeduino.ru od 600 rubli w postaci konstruktora do 900 rubli w zmontowanej formie. Polecam v3 - jest bardziej elastyczny.
3. Osłona czujnika V4 to wygodny moduł do podłączenia czujników i serwonapędów. Jeśli nie boisz się wiązki przewodów, to jej nie potrzebujesz. Kupiłem go do eksperymentów, więc włożyłem go dla wygody.

około 8 USD na ebay
4. Moduł SmartBluetooth. Będzie potrzebna do komunikacji z komputerem PC lub laptopem.

w serwisie eBay od 9,9 USD. Wziąłem długo i kosztowało mnie to aż 23$
5. Klucz sprzętowy Bluetooth - jeśli sterujesz nim z komputera PC i nie ma w nim interfejsu Bluetooth, to musisz go kupić.
cena - 2,7
Łącznie 40,7 USD, jeśli zrobisz bez osłony czujnika, ale z kluczem Bluetooth na PC.

Będziemy potrzebować również zasilania Arduino i silników. Możesz użyć zwykłych baterii AA w tej komorze, kupując je na rynku lub w ChipIDip, jeśli jest to bardzo pilne.


« »
lub bateria 9V "Krona".
Wolę mniejsze i wygodniejsze akumulatory LiPoly:


lub 2 ogniwa LiIon 18650 połączone szeregowo.

Ten zestaw wystarczy do wykonania robota z podstawową funkcjonalnością, więc proponuję zatrzymać się w tym miejscu, wybrać gdzie i co zamówisz, złożyć zamówienia lub udać się na zakupy, a w trakcie realizacji zamówienia zająć się podsystemem wideo.
Zamawiając głównie z Chin, otrzymasz wszystkie komponenty w około 2-3 tygodnie i wszystko kosztuje 80-100 $, w zależności od wybranego sprzedawcy lub chęci targowania się i oszczędzania, może być taniej. Jeśli kupujesz kilka produktów od jednego sprzedawcy, poproś o połączenie wysyłki, możesz na tym zaoszczędzić. Tak zwana " Darmowa dostawa»(Bezpłatna dostawa) jest wliczony w cenę i jest dobry, jeśli kupisz jeden przedmiot.

Odbieramy podwozie
Zestaw Tamiya 70100 jest dostarczany z szczegółowe instrukcje... Ostrożnie wytnij szczypcami lub nożem biurowym gąsienice gumowe a wałki oddzielające je od nadlewek montuje się i mocuje śrubami M3x10 do podestu ze sklejki, lub jak kupiłeś zestaw płyt uniwersalnych Tamiya to z kompletnymi klinami są wielokrotnego użytku, więc nic nie szkodzi, jeśli najpierw coś włożysz w złym miejscu.
Następnie montujemy skrzynię silników z przekładniami TAM70097. Ma 2 opcje przełożeń. 58:1 jeździ bardzo, bardzo sprytnie, ale silniki na niskich obrotach nie ciągną i nie jęczą żałośnie, a po załadowaniu platformy ledwo się rzucają i skręcają. Polecam montaż w wersji 201:1, dzięki czemu nasz "czołg" nie ucieknie z pola widzenia i będzie poruszał się płynniej. To prawda, że ​​hałas z wściekle obracających się kół zębatych będzie większy. Koła zębate napędu podwozia nakładamy na sześciokątne osie skrzyni.
Aby sprawdzić działanie, wystarczy zasilić silniki z 2 akumulatorów, po prostu dotykając okablowania styków silnika. Teraz musisz przylutować kilka przewodów do silników. Wystarczy 10-15 centymetrów.
Następnie, korzystając z części od projektanta, zabezpieczyłem drugą platformę do mocowania elektroniki. W zasadzie można to zrobić na jednym piętrze, po prostu nie ma wystarczająco dużo miejsca i praca nie jest zbyt wygodna, ale jest to całkiem możliwe.
Arduino / Freeduino mocujemy do drugiego piętra za pomocą śrub M3x10 (nie do końca pokrywa się w otworach i staje się nieco po przekątnej). Umieść MotorShield na drugim piętrze. Przeciągamy przewody z silników przez otwory w platformie i podłączamy przewody do portu M3 i M4 - skrajne śruby, środkowy pozostaje nieużywany (służy do silniki krokowe). Biegunowość podłączenia silnika nie ma jeszcze znaczenia, można ją wtedy zmienić lub ustawić programowo, więc nie bój się pomylić.
Na razie wymyśl tylko, gdzie podłączyć moduł Bluetooth lub przymocować go do górnego piętra za pomocą gumki. Nawet go nie rozpakowałem - piankowe opakowanie mu posłuży ochrona mechaniczna, a jednocześnie nie pozwoli na przypadkowe zamknięcie kontaktów.

Dostajesz coś takiego jak ta kanapka:


« »
Otwórz zdjęcie w pełnym rozmiarze, aby lepiej przyjrzeć się, co i jak jest połączone, jeśli masz trudności z montażem i połączeniem. Podłącz Arduino z portem USB do krawędzi platformy, dzięki czemu łatwiej będzie później podłączyć kabel i programować bez wyjmowania go z robota.
Działa tylko przez kilka godzin, jeśli jest wykonywany powoli.

Podsystem wideo
Aby jeździć z obrazem pierwszoosobowym, potrzebujemy miniaturowej kamery wideo, nadajnika radiowego (nadajnika) i odbiornika (odbiornika).
Jest wiele opcji. W tym spacer na targ i zakup chińskiej kamery radiowej w sklepie z gadżetami szpiegowskimi lub sprzętem do monitoringu wideo. Najprawdopodobniej będzie kosztować 2-4 tyr razem z odbiornikiem.
Ale znacznie taniej jest zamówić z Chin.
Polecam brać na 1,2 GHz, a nie 2,4 GHz, aby uniknąć zakłóceń z modułem bluetooth i WiFi działającym na 2,4 GHz
Na przykład oto taki zestaw:


będzie kosztować nieco ponad 30 USD. Są też tańsze, w zależności od dołączonego aparatu.
Na ebay można kupić dokładnie to samo lub z aparatem w metalowym etui jak na zdjęciu z pudełka.
Jakość obrazu wszystkich tych kamer CMOS jest dość dobra (380 TVL, a te są dość mydlane, mają niski zakres dynamiki i wysoki poziom szumów przy słabym oświetleniu). Dlatego zamówiłem kamerę na matrycy Sony CCD o rozdzielczości 420TVL i lepszej czułości na hobbyking.com, co pozwala nawet pod stołem bez dodatkowe oświetlenie zobacz, co się dzieje.


A także uchwyt do niego z obrotem i pochyleniem:


Jak mówi podpis na zdjęciu - serwa nie wchodzą w skład zestawu, dlatego zamawiamy niedrogie 9 gramowe serwa. Będziemy potrzebować 2 sztuki, trzecia pozostanie w rezerwie, jeśli ją złamiemy.
Mój aparat nie chce działać z 9V, więc muszę go zasilać z osobnego akumulatora 11,1V.
Odbiornik i nadajnik używane z niedrogiego zestawu pokazanego powyżej. (Próbowałem mocniejszego nadajnika - przy 800mW, ale grzeje przyzwoicie, masywny z radiatorem i moc jest taka, że ​​powoduje zakłócenia na serwo kamerach).
Możesz podłączyć odbiornik do telewizora, ale steruj nim z komputera, a oglądanie telewizji nie jest zbyt wygodne (chyba że kupisz przenośny). Dlatego potrzebujemy urządzenia do przechwytywania wideo.
Błogosławieństwo jest tego warte

Jedną z możliwości tworzenia robotów w oparciu o Arduino i inne płytki komputerowe jest wykorzystanie gotowych obudów i opracowanie własnego wypełnienia. Na rynku można znaleźć wystarczającą liczbę takich ram, które zawierają również podstawę mechaniczną (koła, gąsienice, zawiasy itp.). Biorąc gotową walizkę, możesz w pełni skoncentrować się na programowaniu robota. Oferujemy mały przegląd takich szkieletowych ciał robotów.

Dlaczego potrzebne są ciała i szkielety robotów?

Tworzenie robota to proces wieloetapowy, obejmujący projektowanie, montaż i programowanie. Znajomość robotyki graniczy z fizyką, mechaniką, algorytmizacją. Młodzi adepci robotyki na różne sposoby skłaniają się ku każdemu z etapów robotyki. Tworzenie jest dla kogoś łatwiejsze części mechaniczne robota, ale programowanie jest trudne. Ktoś wręcz przeciwnie, łatwo programuje logikę zachowania robota, ale proces tworzenia modelu mechanicznego jest trudny.

Dla tych, którym trudno jest zaprojektować mechanikę i są bardziej podekscytowani procesem selekcji różne czujniki i projektowania logiki robota, warto zwrócić uwagę na różne podstawy mechaniczne do budowy robotów. Sprzedawane są bez elektroniki, w rzeczywistości stanowią korpus lub szkielet przyszłego robota. Pozostaje tylko dodać do nich „mózg” (na przykład opłatę Arduino), nerwy i mięśnie (czujniki i aktuatory) i animować je (program). Czasami te obudowy zawierają nawet silniki lub czujniki.

Platformy na 4 kołach - podstawa Arduino

Platforma na kółkach to zdecydowanie najprostsza i najefektywniejsza podstawa do budowy robota. Na rynku dostępnych jest wiele różnych rodzajów blanków. Niektórzy z nich są:

Platforma do tworzenia robota na Arduino, wykonany ze stopu aluminium. Platforma wyposażona jest w 4 koła, z których każde połączone jest z osobnym silnikiem. Silniki są włączone. Platforma może służyć jako podstawa samochodu lub innego robota prowadzącego. Wymiary platformy to około 20 x 20 cm W komplecie są również śruby, nakrętki i przewody do podłączenia silników.

Możesz kupić taką bazę dla swojego przyszłego robota za około 75 USD na stronie sklepu internetowego DX.com.

Inny czterokołowa platforma do budowy robota opartego na Arduino przyciąga uwagę kołami. Mają średnicę 80 mm, szerokość 60 mm, wyglądają elegancko i solidnie. Ta platforma ma akrylową podstawę o grubości 1,5 mm. Ciało ma dobra stabilność i nadaje się do tworzenia szybko poruszającego się robota. Aliexpress sprzedaje tego szkieletowego robota za 60 USD. Cały zestaw jest podobny do poprzedniego - koła, silniki, przewody i śruby są już w zestawie.

Dwu- i trzykołowe podwozie do tworzenia jadących robotów

W następnym trójkołowa platforma do budowy robota opartego na Arduino silniki są połączone tylko z dwoma kołami, co zmniejsza koszty. W sklepie internetowym DX.com takie podwozie jest sprzedawane za 20,5 USD. Podstawa wykonana z przezroczystego akrylu. W zestawie 2 silniki, śruby, nakrętki, przewody, akumulator na 4 baterie AA. Wymiary to około 20 x 10 cm.

Trójkołowa platforma dla robota Arduino. Zdjęcie dx.com

Dwukołowa podstawa dla robota. Zdjęcie dx.com

Podwozie gąsienicowe do czołgów na Arduino

Podwozie gąsienicowe bardziej stabilne niż te na kółkach. Dodatkowo w tej konstrukcji do uruchomienia systemu wystarczą tylko dwa silniki, co oznacza, że ​​cena będzie niższa niż w przypadku platform czterokołowych. Najpopularniejszym modelem na gąsienicach jest oczywiście czołg, ale taka podstawa może stać się platformą dla robota o dowolnym kształcie.

Gąsienicowe podwozie do stworzenia czołgu robotaoparty na Arduino. W zestawie 2 silniki, przekładnia gąsienicowa, śruby, nakrętki. To podwozie ma wymiary 18,7 cm x 11,5 cm x 4,3 cm.To podwozie gąsienicowe kosztuje 42 USD na DX.com.

Podwozie gąsienicowe dla robota. Zdjęcie dx.com

Obudowa robota Arduino Spider

Pająk- dość popularna forma robotów, dlatego takie szkielety są również w sprzedaży.Budowa pająka, w przeciwieństwie do robotów na kołach, zapewnia ruch w dowolnym kierunku.

Najpierw Pająk a w naszej recenzji kosztuje około 100 USD na Aliexpress.

Skrzynia na robota pająka. Zdjęcie: aliexpress.com

Ta walizka nie zawiera elektroniki, serw, należy je dokupić osobno. Do tego modelu pająka zaleca się używanie MG 995 Servo. To zabawne, że taki dysk na stronie Aliexpress można kupić zarówno za 33 USD, jak i 5 USD (choć w tym przypadku trzeba będzie kupić 10 sztuk). Dla każdej łapy potrzebny jest napęd.

Również do zarządzania duża ilość Serwa wymagają wielokanałowego kontrolera serwo. Ostateczny koszt pająka może być dość wysoki.

Kolejny sześcionogi szkielet pająk robot lub nawet karaluch robota przykuł moją uwagę swoją ceną 42,5 USD. Robot na sześciu metalowych nogach powinien się okazać, choć niezbyt zwrotny, ale stabilny. Szkielet tego karalucha ma 24 cm długości, 18 cm szerokości i 12 cm wysokości.Możesz kupić tego czarnego robota karalucha na stronie sklepu internetowego Aliexpress.

Ciało dla karalucha robota. Zdjęcie: aliexpress.com

Humanoidalne szkielety robotów

Model wydaje się dość ciekawy humanoid robota koszt około 105 USD. Nie ma też elektroniki, ale dużo miejsca na kreatywność. Zbudowanie humanoidalnego robota i zaprogramowanie ludzkiego chodu to trudne i wymagające zadania. Możesz zacząć próbować swoich sił w samodzielnym tworzeniu humanoidalnego robota, kupując taki szkielet na stronie sklepu internetowego Aliexpress. Jeśli wierzysz opisowi producenta, to na podstawie tych karsk możesz nawet zrobić tańczącego robota.

Powłoka dla robota humanoidalnego. Zdjęcie: aliexpress.com

Gotowy robot, gotowa obudowa czy zbudowanie robota Arduino od podstaw?

Kompletne kompletne roboty oparty na płytce Arduinoodpowiedni dla tych, którzy: obwody elektryczne niezbyt atrakcyjne. Kupując działający model robota tj. w rzeczywistości gotową zaawansowaną technologicznie zabawką można obudzić zainteresowanie własnym projektowaniem i robotyką. Otwartość platformy Arduino pozwala na jedno i to samo części składowe twórz dla siebie nowe zabawki. Cena takich robotów oscyluje w okolicach 100 USD, co ogólnie jest stosunkowo niskie.

Gotowe obudowy które przyjrzeliśmy się w tym przeglądzie, sugerują większą wyobraźnię i większą różnorodność robotów do wyprodukowania. Nie ograniczasz się w nich do płytek Arduino, możesz używać również innych „mózgów”. Zaletą tej metody nad tworzeniem robota od podstaw jest to, że nie można rozpraszać się wyszukiwaniem materiałów i opracowywaniem konstrukcji. Taki robot wygląda dość poważnie i wygląda jak robot przemysłowy.

Najciekawsze, ale i najtrudniejsze naszym zdaniem jest całkowicie samodzielne tworzenie robota... Opracowanie obudowy ze złomu, przystosowanie do tych celów samochodzików i innego starego sprzętu może stać się nie mniej ekscytujące niż programowanie zachowania robota. A wynik będzie zupełnie wyjątkowy.

Jeśli dopiero zaczynasz naukę robotyki Arduino, polecamy nasz kurs

Wszystkie ceny obowiązują od 22.05.14.

W tym projekcie zbudujemy ruchomego robota (platformę na torach), który potrafi wykrywać i omijać przeszkody. Wykorzystuje 2 czujniki podczerwieni, które są parą emitującej diody LED IR i odbiornika podczerwieni zamontowanego z przodu po lewej i z przodu prawe strony... Kontroler PWM służy tutaj do sterowania prędkością silników.

Czujniki IR są montowane pod kątem 90 ° od siebie, aby zminimalizować intensywność odbitych sygnałów docierających do odbiornika z drugiej pary. W tym samym celu umieść diody IR LED w krótkich czarnych plastikowych rurkach.

Zasilanie i konwerter

Schemat sterownika silnika

Sterownik silnika elektrycznego włączony SN754410 chociaż niewystarczający do zastosowań niskonapięciowych. Ponieważ zawiera tranzystory bipolarne, mają one spadek napięcia co najmniej 0,7 V każdy. Oznacza to, że silniki będą pobierać z akumulatora o 1,4 wolta mniej, co stanowi około 50% straty przy 3 woltach. Kolejną wadą tego rozwiązania jest to, że wymaga intensywnego chłodzenia. Każdy z silników pobiera około 200 mA, a mikroukład odprowadza 2 · 1,4 V x 200 mA = 0,56 W ciepła - potrzebny jest radiator, który również nie pomaga oszczędzać baterii.

Regulacja czułości czujników podczerwieni