Сборка двухколёсной платформы
В статье дана инструкция по сборке и оживлению двухколёсной платформы Turtle . Мы произведём монтаж моторов, управляющей электроники и научим её кататься по заданному алгоритму.
Монтаж
Итак, платформа поставляется в виде набора деталей:
Из этого набора можно собрать классическую платформу двухколёсного мобильного робота.
Платформа имеет средние размеры, что позволяет использовать её, например, на столе. При этом на ней много места для удобного размещения как управляющих плат вроде Arduino Uno или Mega 2560, так и разнообразных датчиков; есть штатное место для сервопривода, который может служить основанием для радара или манипулятора. Все это удобно крепится на платформе в штатные отверстия и позволяет попробовать многие базовые функции мобильного робота, не прибегая к дрели и напильнику.
Первое, что нужно сделать — это припаять провода к моторчикам. При пайке надо быть осторожным: пластик вокруг контактов очень нежный и легко плавится. Затем надо прикрутить моторчики к основанию платформы и установить все колёса на место. Третье колёсико, представляющее металлический шарик в обойме, крепится двумя винтиками, они легко отличимы: таких в наборе всего два.
Вот, что примерно должно получиться:
Обычно такая платформа приобретается для экспериментов, а значит будет собираться и разбираться снова и снова. Дабы не проверять на прочность контакты моторчиков, провода можно закрепить нейлоновой стяжкой.
Полярность подключения моторов задаётся программно, но чтобы не путаться, провод с чёрной полосой лучше подключить к минусу, красный — к плюсу.
Как видно на фото выше, провод лучше не разрезать на два отдельных перед тем, как припаивать. Так будет проще отрезать его на нужную длину. А оставшийся кусочек пригодится для подключения электроники, установленной на верхней палубе.
В комплект платформы включён разъём внешнего питания с возможностью отключения минусового контакта, это позволяет использовать его в зависимости от схемы включения либо для внешнего питания робота, либо для зарядки аккумуляторов платформы. На фотографии ниже — вариант распайки для внешнего питания. В этом случае при включении разъёма внешнего питания в гнездо, кассета с батареями отключается.
Мы будем использовать Arduino Uno и Motor Shield для управления роботом.
Чтобы подключить управляющую плату к батарейному отсеку, потребуется штекер питания с внутренним отверстием 2,1 мм.
Будьте внимательны, проверьте полярность подключения питания! Центр штекера, в соответствии с документацией, должен быть подключен к плюсу; соответственно, внешняя часть штекера — к минусу (земле).
Чтобы соответствовать программному коду из примера ниже, моторчики соединены с Motor Shield так: правый — к клеммам M1 с прямой полярностью (плюс к плюсу), а левый — к M2 с обратной (плюс к минусу).
Для установки плат на платформу в комплекте идут латунные стоечки.
Для крепления Arduino Uno на платформе предусмотрено три отверстия. Четвёртое можно просверлить или просто прикрутить стоечку не к платформе, а к самой плате, перевернув её.
Вот, что в результате должно получиться:
После сборки, как и положено, останутся «лишние детали», они пригодятся, когда в последствии вы захотите закрепить на платформе сенсоры или другую перифирию.
Теперь осталось написать скетч и загрузить его в микроконтроллер Ардуино.
Программирование
Для создания скетча вам понадобится: среда программирования Arduino IDE, обычный USB-кабель и компьютер.
Вот пример кода, который управляет моторами платформы:
Результат исполнения этого скетча представлен на видео:
Итак, из груды деталей мы собрали основу для мобильного робота, который действует по заданному алгоритму. Да, у него нет связи с внешним миром, он не понимает где он находится. Но ведь это только начало! Вдохнуть разумную жизнь помогут различные сенсоры, устройства дистанционного управления и ваша фантазия!
— Материал подготовил Дмитрий Кунин
Краткий обзор 6 бюджетных колесных платформ для роботов с Ebay
Доброго времени суток.
Совсем недавно я считал, что сделать робота — это дорого. Ну, не так чтобы миллион, но тысяч 5-10 точно. Именно поэтому я не думал в этом направлении и даже не рассматривал такую возможность — создать что-то движущееся и реагирующее на внешний мир. Однако, после вот этого топика roboforum.ru/forum88/topic2214.html мое представление изменилось и я загорелся идеей.
Вниманию представляется краткое описание 6 бюджетных платформ для робота до 2000 рублей. Оценка субъективна, буду рад, если хабровчане подкинут ссылок и примеров на другие бюджетные платформы и возможности, которые я упустил.
Для всех примеров приведены ссылки на Ebay, на момент статьи, выбирал самые дешевые предложения. Перед тем как делать заказ — посмотрите на рейтинг продавца, почитайте отзывы и убедитесь в стоимости доставки. А то у меня были прецеденты.
Платформа из игрушек за 300 рублей
Плюсы: Дешево. Самый дешевый вариант колесной платформы, который можно придумать. Делается из всего, что может ездить на колесах и имеет моторчик. Необходимо минимум 2 мотора для создания управляемой платформы.
Минусы: Хлипкость конструкции, пластик, необходимость продумать основу для управляющей платы, непонятные моторы, неизвестные параметры редукторов, отсутствие нормальных креплений для датчиков.
В качестве примера привожу созданную на днях платформу из пары фенольных танков, прямо как в статье roboforum.ru/forum88/topic2214.html Хочу заметить — хоть и в городе я живу у моря, и рынков с китайцами тут океан, но мне потребовалась неделя, чтобы найти пару фенольных танков, 300 рублей за пару. Скорее всего вы не найдете такую игрушку в своем городе. Преимущества платформы — полный привод, мягкие высокие колеса — хорошее сцепление с поверхностью. Простой крепеж моторов к редукторам, многоступенчатый понижающий редуктор. После сборки платформы остается два динамика, микросхемы, воспроизводящие звук, пару корпусов с отсеками под 3 батарейки — это все можно использовать как для робота, так и в других проектах. Из минусов отмечу низкое качество пластмассы, хлипкость. Нагрузка на платформу должна быть минимальная, пару шилдов, батарейки и все. Выводы по поводу этой платформы читайте в конце.
Готовая платформа с Ebay за 430 рублей
Плюсы:Качественная колесная база для робота, платформа с креплениями под датчики, платы управления. Хорошие редукторы, красивый внешний вид. Низкая цена за готовую платформу. Готовые крепления редукторов, енкодеры, отсек для батареек.
Минусы: Пластиковый редуктор, 2 ведущих колеса — хуже проходимость. Три колеса — хуже устойчивость.
Отличная платформа для тестов. Два мотора, Все что нужно — уже есть в комплекте. По-моему — отличный вариант для побаловаться. два колеса с редукторами стоят 260 рублей, без креплений и пластиковой базы www.ebay.com/itm/200991684601, так что покупка готовой колесной платформы — выгодная.
Готовая платформа с Ebay за 640 рублей
Плюсы: Все тоже самое что и в предыдущей, но уже 4 колеса, значит большая устойчивость.
Минусы: Все тоже самое, что в предыдущей, но дороже.
Это та же платформа, что и предыдущий пример, с дополнительным колесом, но дороже на треть. Смысл платить больше?
Готовая платформа с Ebay за 830 рублей
Плюсы: Полный привод, 4 мотора, 4 редуктора, 4 энкодера, полный комплект крепежа и отсек для батареек. Масса места между верхней и нижней платформой из акрила.
Минусы: Пластик везде.
Отличная платформа для робота, каждый мотор управляется отдельно, заводское качество изготовления, прекрасный внешний вид. По-моему лучшее решение для бюджетного робота.
Готовая платформа с Ebay за 950 рублей
Плюсы: Стальная база, полный привод, крепкий внешний вид, два мотора. Моторы по виду получше, чем в предыдущих вариантах. Другая схема передачи крутящего момента на колеса. В платформе предусмотрена макетная плата под пайку!
Минусы: Пластиковые шестеренки
Красивая колесная платформа для робота. Выглядит надежно — металлическая база, хороший крпеж. Два мотора — меньше схема управления. Как и предыдущий вариант -считаю лучшим вариантом для воплощения робота в жизнь. Из плюсов — макетная плата прямо на роботе — удобно же! Кажется, разработчиками были не китайцы.
Готовая платформа с Ebay за 1900 рублей
Плюсы: Металлическая конструкция, усиленные редукторы, полный привод, нагрузка до 2 кг.
Минусы: Отсутствие энкодеров, батарейного отсека
Грузовая колесная платформа)) Редукторы другой формы, скорее всего большее понижение, полностью стальная база в форме коробки. должна выдержать относительно большой вес. Однако, в два раза дороже предыдущей модели.
Небольшие выводы. Самодельная платформа из игрушек — здорово. Но на большее чем поиграться и создать прототип такая платформа не годится. По итогу создания такой самодельной колесной основы, могу сказать, что я бы сейчас купил полноприводную модель под номером 4 или 5. Это более прочная конструкция, имеет больший потенциал. А вот когда количество навешанного оборудования начнет прогибать мою платформу — тогда уже покупать вариант под номером 6.
ПС Существуют масса более дорогих платформ, полностью металлических, с металлическими шестернями в редукторах, однако стоят они далеко не бюджетно.
Если вы знаете еще варианты бюджетных платформ — прошу высказаться в комментариях.
Обзор готовых каркасов для создания роботов на Arduino
Один из вариантов создания роботов на основе Arduino и других компьютерных плат — использование готовых корпусов и разработка собственной начинки. На рынке можно найти достаточное количество таких каркасов, которые включают также механическую базу (колеса, гусеницы, шарниры и т.п.). Взяв готовый корпус, вы сможете целиком сосредоточиться на программировании робота. Предлагаем небольшой обзор таких корпусов-скелетов роботов.
Почему нужны корпусы и скелеты роботов?
Создание робота — процесс многоэтапный, включающий в себя и проектирование, и сборку, и программирование. Знания робототехники граничат с физикой, механикой, алгоритмизацией. Начинающие юные робототехники по разному тяготеют к каждому из этапов создания роботов. Кому-то легче дается создание механических частей робота, но программирование вызывает сложности. Кто-то, наоборот, с легкостью программирует логику поведения робота, но процесс создания механической модели вызывает сложности.
Тем, кому процесс проектирования механики дается с трудом, и больше заводит именно процесс подбора различных датчиков и проектирование логики робота, стоит обратить внимание на различные механические базы для построения роботов. Они продаются без электроники, по сути это корпус или скелет будущего робота. Осталось только добавить им «мозг» (например, плату Arduino), нервы и мышцы (датчики и приводы) и оживить их (запрограммировать). Иногда такие корпуса даже содержат моторы или датчики.
Платформы на 4 колесах — основа машинки Arduino
Платформа на колесах — это, безусловно самая простая и эффективная база для построения робота. В продаже есть много различных заготовок такого типа. Некоторые из их:
Платформа для создания робота на Arduino, выполненная из алюминиевого сплава. Платформа оснащена 4 колесами, к каждому из которых подключен отдельный мотор. Моторы идут в комплекте. Платформа может использоваться как основа автомобиля или любого другого ездящего робота. Размер платформы около 20 на 20 см. Винты, гайки и провода для подключения моторов также в комплекте.
Такое основание для вашего будущего робота можно купить примерно за $75 на сайте интернет-магазина DX.com.
Основа для автомобиля Robotbase RB-13K054 4WD. Фото dx.com
Еще одна четырехколесная платформа для создания робота на базе Arduino привлекает внимание своими колесами. Они имеют диаметр 80 мм, ширину 60 мм, выглядят элегантно и надежно. У этой платформы акриловое основание толщиной 1,5 мм. Корпус имеет хорошую устойчивость и подходит для создания быстро передвигающегося робота. Aliexpress продает этот робот-скелет за $60. Комплектация аналогичная предыдущей — колеса, двигатели, провода и винты уже есть в наборе.
Основа для автомобиля 4WD. Фото aliexpress.com
Двух- и трехколесные шасси для создания ездящих роботов
В следующей трехколесной платформе для создания робота на базе Arduino моторы подключены только к двум колесам и это снижает стоимость. В интернет магазине DX.com такое шасси продается за $20,5. Основание выполнено из прозрачного акрила. В комплекте 2 мотора, винты, гайки, провода, батарейный блок для 4 АА батарей. Размеры примерно 20 на 10 см.
Трехколесной платформе для робота Arduino. Фото dx.com
В каталоге DX.com такое шасси названо рыбой, хотя рыба в этом овальном основании прослеживается с трудом. Платформа подойдет для создания радиоуправляемого автомобиля на базе Arduino или других движущихся конструкций. Основание платформы выполнено из оптического стекла. Шасси имеет два колеса и соответственно два мотора, для устойчивости дополнительно встроены две шаровые ножки. В комплекте также винты, гайки, провода, батарейный блок для 2 АА батарей, модуль обхода препятствий. Размеры этого корпуса для создания робота 20,8 см х 16,7 см х 9,5 см. Преимущество модели в ее небольшой цене — $28.
Двухколесное основание для робота. Фото dx.com
Гусеничные шасси для танков на Arduino
Гусеничные шасси более устойчивые чем те, что на колесах. Плюс в такой конструкции достаточно всего двух моторов, чтобы привести систему в движение, — а значит цена будет ниже, чем у четырехколесных платформ. Самая распространенная модель на гусеницах — это, конечно, танк, однако такая база может стать платформой для робота любой формы.
Гусеничное шасси для создания робота-танка на базе Arduino. В комплекте 2 мотора, гусеничная передача, винты, гайки. Размеры этого шасси 18,7 см х 11,5 см х 4,3 см. В интернет-магазине DX.com такое гусеничное шасси стоит $42.
Гусеничное шасси для робота. Фото dx.com
Корпус для робота-паука на Arduino
Паук — достаточно популярная форма роботов, поэтому в продаже имеются и такие корпуса-скелеты.Конструкция паука в отличие от роботов на колесах предусматривает движение в любую сторону.
Первый паук а в нашем обзоре стоит около $100 на Aliexpress.
Корпус для робота паука. Фото: aliexpress.com
В комплекте этого корпуса нет электроники, сервоприводов, их нужно покупать отдельно. С данной моделью паука рекомендовано использовать сервопривод MG 995 Servo. Забавно, что такой привод на сайте Aliexpress можно купить как за 33 доллара, так и за за 5 долларов (правда в этом случае придется купить 10 штук). Привод нужен под каждую лапу.
Кроме того для управления большим количеством сервоприводов потребуется многоканальный контроллер управления сервоприводами. Итоговая стоимость паука может получиться достаточно высокой.
Еще один скелет шестиногого робота-паука или даже робота-таракана привлек мое внимание своей ценой в $ 42,5. Робот на шести металлических лапах должен получиться пусть и не очень маневренный, зато устойчивый. Скелет этого таракана имеет длину 24 см, ширину — 18 см, высоту — 12 см. Приобрести этого черного таракана-робота можно на сайте интернет-магазина Aliexpress.
Корпус для робота таракана. Фото: aliexpress.com
Каркасы роботов гуманоидов
Достаточно интересной кажется модель робота-гуманоида стоимостью около $ 105. Здесь также нет электроники, зато много простора для творчества. Создание робота-гуманоида и программирование человеческой походки — непростые и интересные задачи. Начать пробовать свои силы в самостоятельном создании робота-гуманоида можно с покупки такого скелета на сайте интернет-магазина Aliexpress. Если верить описанию производителя, то на основе этого карскаса можно сделать даже танцующего робота.
Оболочка для робота гуманоида. Фото: aliexpress.com
Готовый робот, готовый корпус или создание Arduino робота с нуля?
Готовые полнокомплектые роботы на базе платы Arduino подойдут и для тех, кого электрические схемы не особо привлекают. Приобретая работающую модель робота, т.е. фактически готовую высокотехнологичную игрушку, можно разбудить интерес к самостоятельному проектированию и робототехнике. Открытость платформы Arduino позволяет из одних и тех же составных частей мастерить себе новые игрушки. Цена таких роботов колеблется в районе $ 100, что в общем относительно немного.
Готовые корпуса, которые мы рассмотрели в этом обзоре, предполагают бОльшую фантазию и бОльшее разнообразие получаемых роботов. В них вы не ограничены платами Arduino, можно использовать и другие «мозги». Преимущество этого способа перед созданием робота с нуля в том, что вы можете не отвлекаться на поиск материалов и разработку конструкций. Такой робот выглядит вполне серьезно и походит на промышленного.
Самым интересным, но и самым сложным, на наш взгляд, является полностью самостоятельное создание робота. Разработка корпуса из подручных материалов, приспособление для этих целей игрушечных машинок, старых компьютерных мышек и другой отслужившей техники может стать не менее увлекательным, чем программирование поведения робота. Да и результат будет совершенно уникальным.
Если вы только начинаете изучение Arduino робототехники, рекомендуем наш курс «Arduino для начинающих».
Все цены приведены по состоянию на 22.05.14.