Как делают настоящих роботов. Как сделать робота в домашних условиях: пошаговый план действий

Раз уж вы попали на эту странцу, значит вы уже не равнодушны к теме робототехники и роботостроения. Конструирование робота своими руками, это очень увлекательное занятие, которое научит вас многому. У вас появятся навыки в области электроники, механики, программирования, управления процессами. Для меня роботостроение, это увлекательное хобби. Как и все мы, я тоже мечтал создать что-нибудь с колесами, моторчиками, проводами, и с кучей электронных деталей.

Так однажды пришла в голову идея собрать робота своими руками в домашних условиях. Но не только создать простое устройство которое бы двигалось в разные стороны, а создать многофункционального робота, который бы выполнял команды центра связи и был бы полезен в хозяйстве.

Идея сделать робота своими руками под названием RoboTech , которого смог бы собрать любой, начинающий робототехник или радио-любитель.

Основные требования к самодельному роботу

Возможность сборки робота в домашних условиях.
Робот должен быть построен на доступном на рынке и легким в программировании микроконтроллере.
В качестве шасси должна использоваться простая и доступная в конструировании платформа.
Робот должен содержать необходимый набор датчиков и механизмов, позволяющих расширять функционал по мере необходимости.
Робот должен передвигаться свободно и уметь реагировать на препятствия.
Возможность управлять роботом на расстоянии, использование телеметрии (наблюдать за состоянием робота, задавать различные команды).
Возможность трансляции видео изображения с бортовой камеры на базовую станцию.

Учитывая требования, для управления роботом решено использовать два микро-компьютера (MC-1 и MC-2 ).

Бортовой компьютер MC-1

Первый компьютер (основной MC-1 ) — используется в качестве основного бортового компьютера «мозга», в задачи которого входит:

видео-трансляция окружающей среды на базовую станцию в хорошем качестве;
получение команд с центра управления (базовая станция);
отправка в цент управления больших данных на высокой скорости;
координация работы остальных узлов робота посредством второго микро-компьютера (дополнительный MC-2)

Для выполнения поставленных задач, решено использовать одноплатный компьютер Raspberry PI или, в крайнем случае, роутер с возможностью прошивки OpenWRT .

Бортовой компьютер MC-2

Второй компьютер (дополнительный MC-2 ) используется для управления двигателем, сбором информации с различных датчиков или сенсоров и отправки готовых данных на основной компьютер MC-1.

В качестве контроллера управления механизмами шасси и сенсорами робота, решено использовать готовый . Из всех рассматриваемых мною контроллеров, я выбрал самый распространенный и доступный . Так же можно использовать более компактный Arduino Nano . Оба устройства работают на avr микроконтроллере ATMega328p.

На полках современных магазинов для детей можно найти большое количество разнообразных игрушек. И каждый ребенок просит родителей купить ему ту или иную игрушечную "обновку". А если в планирование семейного бюджета не входит это? В целях экономии можно попробовать сделать новую игрушку самостоятельно. К примеру, как сделать робота в домашних условиях, возможно ли это? Да вполне возможно, достаточно подготовить необходимые материалы.

Можно ли собрать робота самостоятельно?

Сейчас сложно кого-то удивить игрушкой-роботом. Современная технологическая и компьютерная индустрия шагнула далеко вперед. Но все же вас может удивить информация о том, как сделать простого робота в домашних условиях.

Бесспорно, сложно понять принцип работы различных микросхем, электроники, программ и конструкций. Сложно обойтись в данном случае без базовых знаний в области физики, программирования и электроники. Даже несмотря на это, каждому человеку по силам собрать робота самостоятельно.

Роботом называется автоматизированная машина, которая способна выполнять различные действия. В случае с самодельным роботом достаточно и того, что машина просто передвигается.

Облегчить сборку помогут подручные средства: телефонная трубка, пластиковая бутылка или тарелка, зубная щетка, старый фотоаппарат или компьютерная мышь.

Вибрирующий жучок

Как сделать маленького робота? В домашних условиях можно изготовить наипростейший вариант вибрирующего жучка. Необходимо запастись следующими материалами:

мотором от старой детской машинки;
литиевой батарейкой серии CR-2032, похожей на таблетку;
держателем для этой самой таблетки;
скрепками;
изолентой;
паяльником;
светодиодом.

Сначала необходимо обмотать светодиод изолентой, оставив при этом свободные кончики. Паяльником спаиваем один светодиодный конец с задней стенкой держателя для батарейки. Оставшийся кончик спаиваем с контактом моторчика от машинки. Скрепки будут служить лапками для вибрирующего жучка. Проводки от держателя для батарейки соединяются с проводами моторчика. Жучок будет вибрировать и двигаться после контакта держателя с самой батарейкой.

Щеткабот - детская забава

Итак, как сделать мини-робота в домашних условиях? Забавную машину можно собрать из подручных материалов, таких как зубная щетка (головка), двусторонний скотч и вибромоторчик от старого мобильника. Достаточно приклеить моторчик к головке щетки, и все - робот готов.

Электропитание появится благодаря плоской батарейке. Для дистанционного управления придется что-нибудь придумать.

Картонный робот

Как сделать робота в домашних условиях, если его требует ребенок? Можно придумать интересную игрушку из простого картона.

Необходимо запастись:

двумя картонными коробками;
20 крышками от пластиковых бутылок;
проволокой;
скотчем.

Бывает, что папа хочет смастерить этакую диковину для малыша, но в голову не приходит ничего толкового. Поэтому можно подумать, как сделать настоящего робота в домашних условиях.

Для начала необходимо использовать коробку в качестве туловища для робота и вырезать у нее дно. Затем нужно сделать 5 отверстий: под голову, для рук и ног. В коробке, предназначенной для головы, нужно сделать одно отверстие, которое поможет соединить ее с туловищем. Для скрепления частей робота используется проволока.

После присоединения головы нужно подумать, как сделать руку робота в домашних условиях. Для этого в боковые отверстия просовывается проволока, на которую надеваются пластиковые крышки. Получаем подвижные руки. Так же поступаем и с ногами. Сделать отверстия в крышках можно шилом.

Для устойчивости картонного робота необходимо пристальное внимание уделить срезам. Именно они придают игрушке хороший внешний вид. Сложно соединить все части при неправильной линии среза.

Если вы решили склеить между собой коробки, то не переусердствуйте с количеством клея. Лучше пользоваться прочным картоном или бумагой.

Простейший робот

Как сделать легкого робота в домашних условиях? Сложно создать полноценную автоматизированную машину, а вот минимальную конструкцию собрать все-таки можно. Рассмотрим простейший механизм, который, к примеру, сможет совершать определенные действия в одной зоне. Понадобятся следующие материалы:

Пластиковая тарелка.

Пара щеток среднего размера для чистки обуви.

Компьютерные вентиляторы в количестве двух штук.

Разъем для батарейки 9-в и сама батарея.

Хомут и стяжка с функцией защелкивания.

Просверливаем в тарелке для щеток два отверстия с одинаковым расстоянием. Крепим их. Щетки должны располагаться на одинаковом расстоянии от друг друга и середины тарелки. С помощью гаек прикрепляем к щеткам регулировочное крепление. В среднее расположение устанавливаем ползунки от креплений. Для движений робота необходимо использовать компьютерные вентиляторы. Они подключаются к батарейке и параллельно размещаются, чтобы обеспечить вращение машины. Это будет некий вибрационный моторчик. В завершение необходимо накинуть клеммы.

В данном случае не потребуется больших финансовых затрат или какого-либо технического или компьютерного опыта, ведь здесь подробно описано, как сделать робота в домашних условиях. Достать необходимые детали нетрудно. Для улучшения двигательных функций конструкции можно использовать микроконтроллеры или дополнительные моторчики.

Робот, как в рекламе

Наверно, многим знаком рекламный ролик браузера, в котором главным героем является небольшой робот, крутящийся и рисующий фломастерами фигуры на бумаге. Как сделать робота в домашних условиях из этой рекламы? Да очень просто. Для создания такой автоматизированной милой игрушки необходимо запастись:

тремя фломастерами;
плотным картоном или пластиком;
моторчиком;
круглой батарейкой;
фольгой или изолентой;
клеем.

Итак, создаем форму для робота из пластика или картона (точнее, вырезаем). Необходимо сделать треугольную форму с закругленными углами. В каждом уголке проделываем небольшое отверстие, в которое сможет пролезть фломастер. Одно отверстие делаем вблизи центра треугольника для моторчика. Получаем 4 отверстия по всему периметру треугольной формы.

Затем вставляем по очереди фломастеры в проделанные отверстия. К моторчику необходимо прикрепить батарейку. Сделать это можно с помощью клея и фольги или изоленты. Для того чтобы моторчик крепко держался на роботе, необходимо зафиксировать его небольшим количеством клея.

Робот будет двигаться лишь после присоединения второго проводка к закрепленной батарейке.

Робот из "Лего"

"Лего" - серия игрушек для детей, которая состоит в основном из деталей конструктора, соединяющихся в один элемент. Детали можно комбинировать, при этом создавая все новые и новые предметы для игр.

Собирать подобный конструктор любят практически все дети от 3 до 10 лет. В особенности детский интерес увеличивается, если из деталей можно собрать робота. Итак, чтобы собрать двигающиегося робота из "Лего", необходимо приготовить детали, а также миниатюрный мотор и блок управления.

К тому же сейчас продаются готовые наборы с деталями, позволяющие собрать самостоятельно любого робота. Главное - освоить приложенную инструкцию. К примеру:

готовим детали, как указано в инструкции;
прикручиваем колеса, если они есть;
собираем крепления, которые будут служить поддержкой для моторчика;
вставляем в специальный блок батарейку или даже несколько;
устанавливаем двигатель;
подключаем его к мотору;
загружаем в память конструкции специальную программу, которая позволяет управлять игрушкой.

Казалось бы, робота собрать довольно сложно, а уж человеку без определенных знаний это вообще не удастся. Но это не так. Конечно трудно соорудить полноценную автоматизированную машину, но простейший вариант сделать может каждый. Достаточно прочитать нашу статью о том, как сделать робота в домашних условиях.

Поделка робот своими руками из жестяной банки с магнитом. Опыты для детеймогут стать образом жизни для всей семьи. Постоянно придумывать новое, постоянно изучать окружающий мир и его свойства. Творить. Экспериментировать. Фантазировать.

Немного усилий для изготовления этого забавного пособия вам понадобиться. Но оно того стоит! Сегодня мы делаем робота из жестяной банки с магнитом!

Робот из консервной банки с магнитом

Интересные опыты и игры для развития малышей можно провести, используя пустые, отмытые от этикеток, консервные банки; достаточно мощные, но небольшие магнитики, крышки от пластиковых бутылок, различные болтики, винтики и гаечки и даже хозяйственные губки и ершики – в общем, то, что попадется под руку.

Из этих элементов получаются забавные роботы – пришельцы, от которых будет просто без ума любой ребенок. За основу берется консервная банка – это корпус инопланетянина. К ней прикрепляются различные части тела.

Для того, чтобы ребенку было легко менять детальки на корпусе, к ним с помощью клея – пистолета прикрепляются магниты.

Затем ребенок выбирает понравившийся элемент, просто прикладывает его к банке – и тот примагничивается. Такое природное волшебство приведет в восторг любого!

Если обеспечить маленького исследователя достаточным количеством материалов для опытов, он создаст самых разнообразных роботов, которых затем можно зарисовать на бумаге.

Забавные роботы-пришельцы готовы!

Робот валли из пластилина

Из пластилина можно сделать знаменитого робота Валли.

Робототехника — одно из перспективнейших направлений в сфере интернет-технологий, а то, что за ИТ-сферой будущее, в наше время и объяснять не надо. Роботостроение — увлекательнейшая штука: сконструировать робота значит почти что создать новое существо, пусть и электронное.

С 60-х годов прошлого века автоматизированные и самоуправляющиеся устройства, делающие какую-либо работу за человека, стали использоваться для исследований и в производстве, затем в сфере услуг и с тех с каждым годом прочнее занимают свое место в жизни людей. Конечно, нельзя сказать, что в России все сплошь выполняется самостоятельными механизмами, однако определенный вектор в эту сторону точно намечается. Вот уже и Сбербанк планирует заменить три тысячи юристов умными машинами.

Вместе с экспертами попытаемся разобраться, зачем нужна роботехника и как к ней подступиться.

Чем отличается робототехника для детей от профессиональной?

Если коротко, то робототехника для детей направлена на изучение предмета, тогда как профессиональная - на решение конкретных задач. Если специалисты создают промышленные манипуляторы, выполняющие разные технологические задачи, или специализированные колесные платформы, то любители и дети, конечно же, занимаются вещами попроще.

Татьяна Волкова, сотрудник Центра интеллектуальной робототехники: «Как правило, с чего все начинают: разбираются с моторами и заставляют робота элементарно ехать вперед, потом - делать повороты. Когда робот выполняет команды движения, можно уже подключить датчик и сделать так, чтобы робот ехал на свет или, наоборот, «убегал» от него. А дальше идет любимая задача всех новичков: робот, который ездит по линии. Устраиваются даже различные гонки роботов».

Как понять, есть ли у ребенка склонность к робототехнике?

Для начала нужно купить конструктор и посмотреть, нравится ли ребенку собирать его. А дальше и в кружок можно отдать. Занятия помогут ему развить мелкую моторику, фантазию, пространственное восприятие, логику, концентрацию и терпеливость.

Чем быстрее получится определиться с направлением роботехники — конструирование, электроника, программирование — тем лучше. Все три области обширны и требуют отдельного изучения.

Александр Колотов, ведущий специалист STEM-программ в Университете Иннополис: «Если ребенку нравится собирать конструктор, то ему подойдёт конструирование. Если ему интересно изучать, как устроена вещь, то ему понравится заниматься электроникой. Если у ребенка тяга к математике, то его заинтересует программирование».

Когда начинать обучение робототехнике?

Начинать изучение и записываться в кружки лучше всего с детства, впрочем, не слишком рано — в 8-12 лет , говорят специалисты. Раньше ребенку сложнее уловить понятные абстракция, а позднее, в подростковом возрасте, у него могут появиться другие интересы, и он станет отвлекаться. Также ребенка необходимо мотивировать на изучение математики, чтобы ему было интересно и легко в будущем проектировать механизмы и схемы, составлять алгоритмы.

С 8-9 лет ребята уже могут понимать и запоминать, что такое резистор, светодиод, конденсатор, а позже и понятия из школьной физики осваивать с опережением школьной программы. Не важно, станут они специалистами в этой области или нет, полученные знания и навыки точно даром не пропадут.

В 14-15 лет нужно продолжать заниматься математикой, отодвинуть занятия в кружке по робототехнике на второй план и начать изучение программирования более серьезно - разбираться не только в сложных алгоритмах, но и в структурах хранения данных. Далее идут математический базис и знания в алгоритмизации, погружение в теорию механизмов и машин, проектирование электромеханической оснастки робототехнического устройства, реализацию алгоритмов автоматической навигации, алгоритмы компьютерного зрения и машинное обучение.

Александр Колотов: «Если в этот момент познакомить будущего специалиста с основами линейной алгебры, комплексным счислением, теорией вероятности и статистики, то к поступлению в вуз он уже будет хорошо представлять, зачем ему стоит обращать дополнительное внимание на эти предметы при получении высшего образования».

Какие конструкторы выбрать?

Для каждого возраста существуют свои образовательные программы, конструкторы и платформы, различающиеся степенью сложности. Можно найти как зарубежные, так и отечественные продукты. Есть дорогие наборы для робототехники (в районе 30 тыс. руб. и выше), есть и подешевле, совсем простые (в пределах 1-3 тыс. руб.).

Если ребенку 8-11 лет , можно купить конструкторы Lego или Fischertechnik (хотя, конечно, производители имеют предложения как для более младшего, так и для старшего возрастов). Конструктор Lego для робототехники обладает интересными деталями, яркими фигурками, он легок в сборке и снабжен подробной инструкцией. Серия конструкторов Fischertechnik для робототехники приближает к настоящему процессу разработки, здесь вам и провода, и штекеры, и визуальная среда программирования.

В 13-14 лет можно начать работать с ТРИК или модулями Arduino, которые, по словам Татьяны Волковой, является практически стандартом в области образовательной робототехники, а также Raspberry. ТРИК сложнее Lego, но легче Arduino и Raspberry Ri. Последние две уже требуют базовых навыков программирования.

Что еще потребуется изучить?

Программирование . Избежать его возможно только на первоначальном этапе, потом же без него никуда. Начать можно с Lego Mindstorms, Python, ROS (Robot Operating System).

Базовую механику. Начинать можно с поделок из бумаги, картона, бутылок, что важно и для мелкой моторики, и для общего развития. Самого простого робота можно сделать вообще из отдельных деталей (моторчики, провода, фотодатчик и одна несложная микросхема). Познакомиться с базовой механикой поможет «Мастерилка с папашей Шперхом».

Основы электроники. Для начала научиться собирать простые схемы. Для детей до восьми лет эксперты советуют конструктор «Знаток», дальше можно перейти к набору «Основы электроники. Начало».

Где заниматься робототехникой детям?

Если видите у ребенка интерес, можно отдать его в кружки и на курсы, хотя можно заниматься и самостоятельно. На курсах ребенок будет под руководством специалистов, сможет найти единомышленников, займется робототехникой на регулярной основе.

Также желательно сразу понять, чего хочется от занятий: участвовать в соревнованиях и бороться за призовые места, участвовать в проектной деятельности или просто заниматься для себя.

Алексей Колотов: «Для серьезных занятий, проектов, участия в соревнованиях нужно выбирать кружки, с небольшими группами по 6—8 человек и тренером, который приводит учеников к призовым местам на соревнованиях, который постоянно сам развивается и дает интересные задачи. Для занятий в виде хобби можно пойти в группы до 20 человек».

Как выбирать курсы для занятий робототехникой?

При записи на курсы обратите внимание на педагога , рекомендует коммерческий директор компании Promobot Олег Кивокурцев. «Бывают прецеденты, когда педагог просто отдает ребятам оборудование, а дальше занимайтесь кто чем хочет», — согласна с Олегом Татьяна Волкова. От таких занятий толку будет мало.

При выборе курсов также стоит обратить внимание и на имеющуюся материально-техническую базу . Есть ли там конструкторские наборы (не только Lego), имеется ли возможность писать программы, изучать механику и электронику, самому делать проекты. На каждую пару учащихся должен быть свой робототехнический комплект. Желательно с дополнительными деталями (колесами, шестернями, элементами каркаса), если хочется участвовать в соревнованиях. Если с одним набором работает сразу несколько команд то, скорее всего, никаких серьезных соревнования не предполагается.

Поинтересуйтесь, в каких соревнованиях участвует клуб робототехники . Помогают ли эти конкурсы закрепить полученные навыки и дают ли возможность для дальнейшего развития.

Соревнование Robocup 2014

Как изучать робототехнику самостоятельно?

Курсы требуют денег и времени. Если первого не хватает и регулярно ходить куда-либо не получится, можно заняться с ребенком самостоятельным изучением. Важно, чтобы родители обладали необходимой компетенцией в этой сфере: без помощи родителя, ребенку освоить робототехнику будет достаточно сложно, предостерегает Олег Кивокурцев.

Найдите материал для изучения. Их можно брать в Интернете, из заказываемых книг, на посещаемых конференциях, из журнала «Занимательная робототехника». Для самостоятельного изучения есть бесплатные онлайн-курсы, например, «Строим роботов и другие устройства на Arduino: от светофора до 3D-принтера».

Нужно ли изучать роботехнику взрослым?

Если Вы уже вышли из детского возраста, это не значит, что двери робототехники для Вас закрыты. Можно так же записаться на курсы или изучать ее самостоятельно.

Если человек решил заниматься этим как хобби, то путь его будет таким же, как у ребенка. Однако понятно, что дальше любительского уровня без профессионального образования (инженера-конструктора, программиста и электронщика) продвигаться вряд ли получится, хотя, конечно, устраиваться на стажировки в компании и упорно грызть гранит нового для вас направления никто не запрещает.

Олег Кивокурцев: «Взрослому будет проще освоить робототехнику, но важным фактором является время».

Для тех, у кого близкая специальность, но хочется переучиться, также есть разные курсы в помошь. Например, для специалистов по машинному обучению одойдет бесплатный онлайн-курс по вероятностной робототехнике «Искусственный интеллект в робототехнике». Также существуют образовательная программа Intel, просветительский проект «Лекториум», дистанционные курсы ИТМО. Не забудьте и про книги, например, есть много литературы для начинающих («Основы робототехники», «Введение в робототехнику», «Настольная книга робототехника»). Подберите то, что больше всего понятно и подходит вам.

Следует помнить, что серьезная работа отличается от любительского увлечения как минимум стоимостью затрат на оборудование и перечнем поставленных перед работником задач. Одно дело - своими руками собирать самого простого робота, совсем другое - заниматься, например, машинным зрением. Поэтому изучать основы конструирования, программирования и аппаратной инженерии все-таки лучше с ранних лет и впоследствии, если понравилось, поступать в профильный университет.

В какие вузы идти учиться?

Направления, связанные с робототехникой, можно найти в следующих вузах:

— Московский технологический университет (МИРЭА, МГУПИ, МИТХТ);

— Московский государственный технический университет им. Н. Э. Баумана;

— Московский государственный технологический университет «Станкин»;

— Национальный исследовательский университет «МЭИ» (Москва);

— Сколковский институт науки и технологий (Москва);

— Московский государственный университет путей сообщения Императора Николая II;

— Московский государственный университет пищевых производств;

— Московский государственный университет леса;

— Санкт-Петербургский государственный университет аэрокосмического приборостроения (СГУАП);

— Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет информационных технологий, механики и оптики (ИТМО);

— Магнитогорский государственный технический университет;

— Омский Государственный технический университет;

— Саратовский государственный технический университет;

— Университет Иннополис (Республика Татарстан);

— Южно-Российский федеральный университет (Новочеркасский ГТУ).

Самое главное

Знать азы робототехники в скором времени может оказаться полезно и обывателям, а возможность стать специалистом в этой сфере выглядит очень перспективно, так что хотя бы попробовать себя в «роботостроительстве» определенно стоит.