Для тех, кто решил проверить свои силы в области роботостроения и заодно желает изучить возможности платформы Ardunio, есть отличный способ это сделать, собрав робота-паука, который будет описан в этой статье. В качестве основных силовых элементов, благодаря которым робот будет передвигаться, являются сервоприводы. Что касается мозга, то здесь в качестве него выступает Arduino , а также Fischertechnik. По словам автора, робот получился довольно интересным и перспективным.

Материалы и инструменты для изготовления:
- набор лезвий;
- термоклей;
- дремель (нужны очень тонкие сверла);
- винтоверт;
- дрель со сверлом 7/32;
- крестообразная отвертка;
- лезвие;
- отсек для батареек;
- макетная плата.

Из электроники понадобится:
- восемь микросервоприводов с кронштейнами;
- 6 батареек типа АА и прищепка;
- много перемычек и контактных разъемов.

В качестве программной части будет нужна Arduino с блоком питания.

И запчастей необходим набор Fischertechnik.

Процесс изготовления робота. :

Шаг первый. Создаем каркас робота
Чтобы изготовить каркас понадобится набор Fischertechnik. Как он должен выглядеть, можно увидеть на фото. Для создания каркаса нужны три высоких «кирпичика», между ними должно иметься четыре отверстия. Конкретно в этой самоделке будет использоваться элемент с 11-ю вырезами. Важно убедится в том, чтобы все сервоприводы были рабочими.

Шаг второй. Устанавливаем сервоприводы
Сервоприводы будут устанавливаться между «кирпичиками». Сервоприводы фиксируются с помощью винтов, для этого предварительно в местах крепления с помощью дремеля нужно просверлить отверстия. Сверлить нужно отверстия самого малого диаметра. Впрочем, для этих целей подойдет и термоклей, но в таком случае конструкция будет неразборной.

Второй сервопривод устанавливается на другой стороне вспять.

Шаг третий. Установка одного серводвигателя на другой
В первую очередь нужно разобраться с элементами крепления сервоприводов. Если двигатель вращается в противоположную сторону, его нужно повернуть до упора вправо. Как это сделать, можно увидеть на фотографии.

Конкретно в данном случае винт сервопривода должен выступать над пластиком, благодаря этому он будет подвижным. В корпусе второго сервопривода нужно проделать углубление под головку винта.
Что

Что-бы соединить два сервопривода используется горячий клей.

Шаг четвертый. Подсоединяем ноги
Как изготовить ноги, можно увидеть на фото. Всего их должно быть четыре.

После того как ноги будут собраны и подсоединены к роботу, конструкция должна выглядеть так, как на фото.

Шаг пятый. Создание диаграммы для соотношения
Диаграмма нужна для того, чтобы понять, на какой угол способен поворачиваться каждый из сервоприводов. Далее каждому сервоприводу присваивается определенный номер, и уже на основе этого номера будет создаваться прошивка для робота.

Шаг шестой. Макетная плата
Нужно вытащить все 30 перемычек. Далее все нужно соединить проводами так, как указано на схеме. На каждом сервоприводе есть три контакта, один отвечает за заземление, через один подается питание, а еще один нужен для контроля двигателя.

Контакты сервопривода Vcc и GND нужно соединить с контактами макета Vcc и GND. Также к каналам макета GND и Vcc подключается источник питания мощностью 7.5В.

Провода для управления сервоприводом окрашены в оранжевый и желтый цвет. Они подключаются к контактам 2 и 9. К примеру, контакт от первого двигателя подключается ко второму контакту на Arduino. Второй двигатель подключается уже к третьему контакту и так далее.

Шаг седьмой. Настраиваем сервоприводы.
Теперь настало время создать программный код для робота. В первую очередь на Arduino нужно создать новый проект, чтобы синхронизировать двигатели. Как должен выглядеть код, можно увидеть на фото. Благодаря этому коду происходит выравнивание ног робота.

Чтобы паук мог подняться, нужно создать еще один проект под названием Up и Down. Благодаря этому коду ноги паука смогут двигаться вверх и вниз.

Чтобы робот мог двигаться вперед и назад нужно также создать еще один проект. Как он будет выглядеть, можно увидеть на фото.

Ну и наконец, чтобы робот пошел, нужно скомбинировать переднюю и заднюю часть. Как можно отметить, программный код робота состоит из четырех блоков.

Вот и все, робот готов. Теперь на него можно устанавливать различные датчики, которые позволят роботу ориентироваться в пространстве. Также можно сделать роботу руки, чтобы он мог брать предметы. В общем, здесь уже все зависит от энтузиазма и воображения роботостроителя. Впрочем, даже в таком виде робот ведет себя довольно интересно.

Прошивка: (скачиваний: 155)

Искусство цифрового прототипирования сегодня как никогда доступно. Если раньше цикл от идеи до первой модели занимал несколько месяцев, то сейчас программное обеспечение позволяет сократить процесс до одного дня. Как нарисовать скетч с использованием графического планшета, создать цифровой прототип в программе 3D-моделирования, проанализировть прочность конструкции и напечатать результат на 3D-принтере - T&P публикуют подробную инструкцию, составленную с помощью экспертов Autodesk .

Современные технологии открывают перед конструкторами и инженерами удивительные возможности. В качестве одного из примеров можно привести технологию цифрового прототипирования - создание цифрового макета изделия, используемого для испытания его функций и формы, выявления каких-либо недостатков и проведения оптимизации. В этой модели заключено большое количество данных, касающихся концептуальной, механической, электрической составляющей продукта и т.д. Более того, все эти данные взаимосвязаны между собой - изменение какой-либо составляющей влечет за собой автоматическое изменение остальных частей цифрового прототипа. Все это позволяет ускорить сроки разработки изделия, сам процесс проектирования становится более удобным.

Чтобы немного прояснить картину, давайте рассмотрим небольшой пример создания проекта с применением программных средств, базирующихся на концепции цифрового прототипа. Предположим, нам необходимо разработать робота-паука, задачей которого является исследование окружающей местности: т.е. он должен уметь самостоятельно перемещаться, преодолевать препятствие, а также нести на себе устройство записи (видеокамеру). Всего за восемь часов мы сделаем эскиз, построим модель, сделаем динамическое моделирование и инженерный анализ, уделим внимание проводам, кабелям и визуализации.

Эскиз

Наш процесс начинается с этапа создания эскиза, на базе которого в дальнейшем будет проводиться построение 3D-модели. Здесь мы определили, как будет выглядеть наш робот: у него есть голова, 6 ног, снизу крепится камера и т.д. Для создания эскиза использовался SketchBook - довольно удобный инструмент для рисования как растровой, так и векторной графики, позиционирующийся как раз как средство для разработки концепции изделий. Его основное преимущество заключается в удобных инструментах «линейки» и «транспортира», с помощью которых становится очень удобно рисовать инженерные эскизы, изобилующие прямыми и строгими линиями. То есть вам даже не обязательно иметь планшет, вы можете нарисовать то, что задумали, при помощи лишь одной мыши (хотя, конечно, об удобстве в данном случае придется забыть).

Фрагменты создания эскиза робота

Далее, на основе выполненных эскизов можно приступать к созданию 3D-модели нашего изделия - в некотором роде «скелета» нашего цифрового прототипа, на базе которого будут в дальнейшем проводиться расчеты и оптимизация конструкции, создание технической документации, визуализация и т.д. Модели составных деталей мы выполнили в Inventor , используя твердотельное моделирование. Можно сказать, что построение той или иной детали начинается с рисования ее проекции (эскиза), с которой потом можно выполнить ряд определенных операций, к примеру «выдавить» (если у нас на эскизе был прямоугольник, то в итоге этой операции мы получим параллелепипед) или «повращать» относительно какой-либо оси (выполнив вращение «дольки» относительно соответствующей прямой, получим сферу). На этом список операций с эскизами, естественно, не заканчивается. Таким образом, мы получили три уникальные (неповторяющиеся) детали нашего робота: голова и две части ноги. В среде «Сборка» эти части были соединены воедино, а ноги паука размножены массивом до 6 штук. У человека с опытом работы в 3D-САПР данный этап каких-либо сложностей не вызовет, тем более, что в процессе работы не пришлось сталкиваться с построением каких-либо сложных элементов или с поверхностным моделированием. В итоге мы получили подвижную модель нашего робота, благодаря которой мы можем посмотреть, как будет осуществляться движение нашего робота, не задевают ли детали друг о друга и т.д.

Этапы создания модели на основе эскиза

Первое, что бросается в глаза - такой робот не сможет ходить. Просто для того, чтобы переместить его конечность, необходимы как минимум две детали, а не одна. Первая деталь должна поднимать ногу, а вторая - вращать. Возможно немного притянутый, но в то же время яркий пример того, как цифровое прототипирование позволяет избежать возможных ошибок при проектировании изделия. Тем не менее, целью данной инструкции не является попытка представить рабочий продукт, который уже завтра можно отправлять в производство. Скорее, хотелось бы осветить саму концепцию и некоторые возможности цифрового прототипирования, так что на перечисленных выше конструктивных особенностях мы заострять внимание не будем, а перейдем к следующему этапу.

Динамическое моделирование

Этот этап является по сути подготовительным перед конечно-элементным анализом. С механической точки зрения наш робот - совокупность механизмов различных типов, взаимодействующих между собой. И для того, чтобы определить стабильность их работы и провести последующую модернизацию конструкции, необходимо провести кинематический и динамический анализ механизмов. В данном случае мы рассмотрели циклический процесс подъема и опускания одной из ног робота. По заданным изначальным характеристикам (изменениям координат, скорости и действующей на механизм силы) с помощью модуля «Динамическое моделирование» можно получить интересующие нас параметры, увидеть, как они меняются во времени. В частности, возникающее в кинематической паре усилие. Основная сложность, которая возникает на данном этапе, - это переход от реальной модели к расчетной: необходимо правильно подобрать и настроить модель в программе, чтобы она как можно ближе соответствовала тому, что происходит с конструкцией в реальной среде. Все сводится к тому, чтобы провести ряд приближений и упрощений задачи, задать вид соединения элементов, правильно указать действующие силы и т.д.

Полученные на предыдущем этапе данные потребуются нам для проведения прочностного расчета, на основании которого можно определить, каким образом можно улучшить нашу конструкцию. К примеру, мы хотим повысить эффективность робота за счет уменьшения его веса. Чем легче его составляющие, тем меньше необходимо затратить энергии на выполнение того или иного действия. Убрать часть материала можно, естественно, до определенной меры - конечности нашего робота должны оставаться достаточно прочными, чтобы выполнять поставленные изначально задачи. К примеру, можно вырезать окно в нашей детали и укрепить ее затем пересекающимися балками. А определить оптимальные размеры этих конструктивных элементов как раз помогают расчетные системы автоматизированного проектирования, в частности Autodesk Simulation . Расчетные САПР основываются на решении огромных матриц, базирующихся на конечно-элементной модели и уравнениях, характерных для той или иной области (если мы имеем дело с задачей прочности - закон Гука, если же это гидрогазодинамика - уравнения Навье-Стокса и т.д.). На основании нескольких проведенных расчетов была предложена конструкция, представленная ниже. Как можно заметить, наш робот стал не только легче, но и красивее!

И это только один из примеров возможной оптимизации. Здесь все ограничивается вашим инженерным опытом, чутьем и воображением. Внесенные в геометрию детали изменения автоматически заносятся и в модель, и в чертежи, созданные на ее основании. Это очень удобно, и обычно не требуется никакого вмешательства со стороны пользователя в данный процесс.

Что касается сложностей, которые могут возникнуть на данном этапе, то они во многом схожи с динамическим моделированием: это переход от реальной задачи к расчетной модели. Необходимо обладать определенным опытом, чтобы понять, как правильно задать граничные условия, какие принять допущения в задаче и т.д.

Провода и кабели

Одним из заключительных этапов построения цифрового прототипа является работа с проводами в среде Inventor «Провода и кабели». Здесь мы создаем электрические компоненты, соединяем их между собой, настраиваем их параметры и осуществляем прокладку кабельной трассы. В результате мы получаем трехмерную монтажную схему, рассчитанные диаметры кабелей и длины проводов, а также ассоциативную документацию (таблицы длин проводов, таблицы подключений, перечни элементов и кабельных трасс).

Визуализация проекта

Заключительным этапом построения нашего цифрового прототипа является визуализация проекта. Здесь все относительно просто: экспортируем нашу модель в программу-рендер, указываем пару настроек и ждем полчаса, пока будет готово наше красивое изображение.

Примерно таким вот образом происходит создание цифрового прототипа. В зависимости от сложности разрабатываемого продукта, описанная выше схема может расширяться за счет дополнительных этапов, например, создания чертежной документации или оптимизации модели под 3D-печать.

Возможно, у читателя может возникнуть вопрос: разве концепция цифрового прототипа не была известна до этого? Ведь подобные САПР, способные справиться с вышеперечисленными задачами, существуют уже не один десяток лет. Так и есть, но далеко не многие программы способны хорошо обмениваться между собой информацией и адаптивно подстраиваться под ее изменение. То есть они обеспечивали только часть функциональных возможностей, необходимых для создания полного цифрового прототипа. Сейчас же эта технология стремительно развивается, что можно заметить на выпускаемой продукции многих программных вендоров, в частности Autodesk. Мы очень коротко рассмотрели небольшой пример демонстрационной работы, которая была выполнена буквально за пару часов. Конечно, более детальные и серьезные проекты требуют гораздо больше времени, но, тем не менее, на основании вышеизложенной информации можно сделать вывод, что использование цифрового прототипирования позволит сэкономить значительную часть времени, ресурсов и сил.

Текст: Евгений Тулубенский

Julian Horsey собрал этого симпатичного робота-паука на базе Arduino (контроллер Arduino Mega). В конструкции задействовано всего два электродвигателя, которые управляются релейными модулями H-bridge, что позволяет паучку двигаться вперед, назад или медленно поворачиваться за счет изменения направления вращения электромоторов. Управление - со смартфона через Bluetooth. Паук движется сходно с танком или роботом, маневрами которого можно управлять за счет разной скорости вращения двух его колес.

Для интересующихся деталями - дополнительная информация о том, как это сделано. Это не исчерпывающее руководство по сборке, оно получилось бы слишком объемным. Скорее - это набор идей и подсказок, оставляющий простор для творчества.

Шаг 4. Настройка смартфона

Управлять по Bluetooth очень просто. Чтобы посылать команды роботу, Julian Horsey пользовался программой Bluetooth Terminal Programm . Затем перешел на использование Arduino Bluetooth Controller . Вторая программа позволяет раскидать команды по клавишам, как в игровом пульте ДУ. Arduiono преобразует эти нажатия в соответствующие сигналы на выходе. Если вам требуется большая гибкость управления, можете попробовать MIT App Inventor system , но автор робота этого делать не пробовал.

Шаг 5. Все готово

Если кто-то из читателей решит повторить эту разработку и добъется успеха, присылайте нам в сайт фото или ссылку на Youtube с записью - что у вас получилось. Ну а если самостоятельная сборка робота пока что кажется вам слишком сложным делом, загляните на страничку " ", возможно присмотрите что-то, что вам приглянется и покажется посильным делом.

У каждого в детстве была мечта иметь собственного робота, а кого эта самая мечта не покидает и о сих пор. В наше время существует великое множество различных многофункциональных роботов, выполненных по последнему слову техники. Однако нет ничего лучше, чем сделать робота самому, пусть даже тот будет в тысячи раз уступать по своим характеристикам. В статье речь пойдёт о том, как сделать робота паука - хищника, наводящего ужас на многих обитателей планеты.

Приступить к изготовлению робота необходимо с самых важных детали - с головы и брюха паука. Из кусков пенопласта вырезать шарообразную голову, и продолговатое брюхо, заметно превосходящее голову в объёме. Если больших кусков пенопласта не имеется, тогда можно склеить детали, используя клей для потолочных плиток "Титан" или наподобие. После того как тело приготовлено, приступаем к его начинке.

Можно как сделать робота-шпиона, спрятав в брюхо старый кассетный диктофон, так и робота-монстра или робота-светильник. У паука, как известно, много глаз, поэтому по всей голове можно натыкать лампочек или светодиодов (для устрашения -красных) , предварительно припаяв провода. В брюхе паука делаем разъёмы для двух батареек крона: одна будет питать его глаза, а другая - ноги. Выключатели можно установить на самом роботе или же вывести провода в простенький пульт управления.

Приведённая схема является простейшей, чтобы не составляло труда, как сделать робота ребёнку, так и взрослому. Далее переходим к изготовлению лап. Из плотного картона необходимо вырезать 8 одинаковых длинных (не менее 60 см) полосок, шириной в спичечный коробок. Далее разбить их на 4 пары, и из каждой пары сделать "сэндвич", приклеив между полосками слой пенопласта, толщиной примерно в 2 см.

2 такие пары отложить в сторону, а в двух других на концах необходимо прорезать отверстия для моторчиков. Те, кого больше интересует способ как сделать робота из коробок от спичек, могут попробовать заменить все детали именно ними. Таким образом понадобится 4 моторчика с колёсами. Вставляем их в проделанные отверстия. Далее 2 пары с колёсиками крепим крестом друг относительно друга. Так же поступаем и с парой без колёс. Два креста крепим друг к другу тем же образом, чтобы между ними получился угол 45 градусов.

Далее крепим лапы к голове с брюхом, подключаем провода к батарейкам и выводим выключатели на поверхность брюха или самодельный пульт. Боковые 2 моторчика должны не зависеть от переднего и заднего. Боковые отвечают за движение вперёд, а фронтальные за повороты. Поэтому на пульте должно быть 3 кнопки: глаза, ехать вперёд, поворот. Материал для корпуса робота нужно выбирать самому. Можно как сделать робота из картона, так и просто покрыть сверху краской. Эффектно будет аккуратно обернуть тело паука пищевой фольгой.

Представляем простой мини проект на Ардуино для начинающих — Робот паук с управлением от ИК пульта. Для изготовления данного робота своими руками потребуется минимум деталей и инструментов. В статье вы сможете узнать список необходимых материалов и инструментов для его изготовления, также мы разместили подробную инструкцию со схемами сборки, чертежи деталей и готовый скетч.

Видео. Робот паук на пульте управления

Основание робота состоит из двух фанерок, склеенных термопистолетом, лапы паука выполнены из стальной проволоки диаметром 2мм. Для приема сигнала от пульта ДУ используется IR приемник, для движения используются три сервомотора. Питание осуществляется от батарейки «Крона» 9V. В данном примере используется микроконтроллер Robotdyn UNO , но можно использовать любую плату Arduino.

Робот паук на Ардуино своими руками

Для этого проекта нам потребуется:

• плата Arduino UNO;
• ИК приемник;
• любой пульт ДУ;
• фанера толщиной 3 — 4 мм;
• проволока диаметром 1,5 — 2 мм;
• три сервопривода;
• батарейка на 9 В;
• провода и изолента.

Все необходимые материалы, вы видите на фото выше. Кроме того, потребуется ряд инструментов: пассатижи для резки и сгибания проволоки, ножовка или лобзик по дереву для вырезания фанеры, термопистолет для скрепления деталей, клей для склеивания сервоприводов, канцелярский нож и паяльник. Также мы использовали дюбеля для лапок паука, которые защищают стол от царапин и снижают шум.

На следующем фото вы можете увидеть конструкцию с обратной стороны, с указанием размеров дощечек из фанеры. Для удобства подключения сервоприводов к Ардуино , все плюсовые провода (они красного цвета) мы спаяли вместе, также мы соединили и провода, идущие к GND от сервоприводов (они коричневого цвета). К проводам для управления сервомоторами (желтого цвета) мы припаяли провод с контактом.

Фото. Устройство робота паука с управлением от IR пульта

Трехпиновые разъемы от сервоприводов мы отрезали, один из них используется для подключения IR приемника к Ардуино. Дощечки из фанеры склеиваются между собой при помощи термопистолета, который обеспечивает надежное крепление, при этом не требуется долго ждать — пластмасса затвердевает в течении нескольких минут. Сервоприводы и разъем для IR приемника можно приклеить к корпусу клеем.

Самым сложным этапом в проекте можно считать изготовление лап паука из проволоки. Требуется точность при их сгибании и точная настройка, в зависимости от расположения центра тяжести робота. Если лапы сделать неточно, то робот может заваливаться и падать в ту или иную сторону при ходьбе. Батарейку для питания можно положить сверху или прикрепить снизу к фанерке на двухсторонний скотч.

Сборка робота паука на ИК управлении

Скачать бесплатно проект

1. выпиливаем две дощечки необходимого размера

2. склеиваем дощечки между собой термопистолетом

3. срезаем с сервоприводов провода с разъемами

4. склеиваем между собой три сервопривода

5. спаиваем между собой провода от сервоприводов

6. припаиваем к одному разъему провода с контактами

5. приклеиваем сервоприводы к корпусу робота

6. приклеиваем к корпусу разъем для IR приемника

7. отрезаем стальную проволоку необходимой длины

8. загибаем проволоку для лап согласно чертежу

9. приклеиваем к лапам рычаги от сервомашинок

10. подбираем для своего пульта IR приемник

11. указываем команды от пульта в файле ir_command_codes.h

12. собираем робота паука с Arduino UNO

13. тестируем робота паука + ИК управление

Любые вопросы по изготовлению и настройке данного проекта вы можете задать в комментариях к этой записи или на нашем канале YouTube в комментариях под видеороликом к мини проекту «Arduino робот паук + ИК управление».

Также часто читают: