Маленький самодельный робот. Простейший робот на одной микросхеме Как сделать робота который говорит

Решил плавно перейти к динамичным движущимся моделям. Это проект маленького самодельного робота на ИК-управлении, собранного из простых и доступных для приобретения деталей. В основе - два микроконтроллера. Передачу с пульта ДУ обеспечивает PIC12F675 , а приёмная часть к контроллером моторчиков реализована на PIC12F629 .

Схема робота на микроконтроллере

С цифровой частью всё вышло гладко, проблема была только в "двигательной установке" - маленьких редукторах, которые сделать в домашних условиях очень проблематично, поэтому пришлось развить идею "виброжуков ". Управление микромоторами осуществляется через усилительные транзисторные ключи на BC337. Они заменимы на любые другие небольшие транзисторы n-p-n с током коллектора от 0,5 А.

Размеры получились очень маленькие - на фото сравнение его с монетой и ещё возле спичечного коробка. Глаза робота сделаны из сверхярких светодиодов, засунутых в корпус небольших электролитических конденсаторов.

Обсудить статью МАЛЕНЬКИЙ САМОДЕЛЬНЫЙ РОБОТ

Сделать самый простой робот под силу даже тем, кто только взял в руки паяльник.

Преимущественно наш робот (в зависимости от конструкции) будет бегать на свет либо наоборот убегать от него, бежать вперед в поисках луча света или же пятиться как крот назад.

Для нашего будущего «искусственного интеллекта» понадобятся:

1. Микросхема L293D
2. Маленький электромотор М1 (его можно вытащить из игрушечных автомобилей)
3. Фототранзистор и резистор с номиналом 200 Ом.
4. Провода, батарейка и, конечно же, сама платформа, где это все будет размещаться.

Если в конструкцию добавить еще парочку ярких светодиодов, то легко можно добиться, того, что робот просто будет бегать за рукой или даже следовать по светлой или темной линии. Наше создание будет типичным представителем роботов класса BEAM. Принцип поведения таких роботов заключается на «фоторецепции», то есть свет, в данном случае, будет выступать в качестве источника информации.

Наш робот будет двигаться вперед, при попадании на него луча света. Такое поведение устройства называется «фотокинезисом» – ненаправленное увеличение или уменьшение подвижности в ответ на изменение уровня освещенности.

В нашем устройстве, как было сказано выше, использовался фототранзистор n-p-n структуры – PTR-1 в качестве фотосенсора. Здесь можно использовать не только фототранзистор, но и фоторезистор или фотодиод, так как принцип работы у всех элементов одинаковый.

На рисунке сразу приведена монтажная схема робота. Если Вы еще не достаточно хорошо знакомы с техническими условными обозначениями, то, здесь исходя из этой схемы, несложно будет понять принципы обозначения и подсоединения элементов друг к другу.

GND . Провода, соединяющие различные элементы схемы с «землей» (отрицательный полюс источника питания), обычно на схемах не отображают полностью. Вместо этого рисуют маленькую черточку, обозначающую соединение с «землей». Иногда, рядом с черточкой пишут «GND» – от анг. слова «ground» – земля.

Vcc . Данное обозначение показывает, что через эту часть схема соединена с источником питания – Положительный полюс! Иногда на схемах вместо этих букв часто пишут номинал тока. В данном случае +5V.

Принцип действия робота.

При попадании на фототранзистор (на схеме он указан как PRT1) луча света, на выходе микросхемы INPUT1 появляется положительный сигнал, который заставляет мотор М1 – работать. И наоборот, когда луч света перестает освещать фототранзистор – сигнал на выходе микросхемы INPUT1 исчезает, следовательно, и мотор останавливается.

Резистор R1 в данной схеме предназначен компенсации, проходящего тока через фототранзистор. Номинал резистора 200 Ом – конечно можно сюда припаять резисторы и с другими показателями номиналов, но следует помнить, что от номинала будет зависеть чувствительность фототранзистора, а значит и работоспособность самого робота.

Если номинал резистора будет большим, то робот станет реагировать только на очень яркий луч света, а если небольшим – то и чувствительность будет намного выше.

Коротко говоря – не следует использовать в данной схеме резисторы с сопротивлением менее 100 Ом, иначе фототранзистор может просто-напросто перегреться и выйти из строя.

Цифровой и аналоговый мультиметры Проведение замеров Чтение схем: экранирование, заземление Чтение схем: лампы и фотоэлементы Ремонт электрического чайника Часы с проецированием изображения своими руками

Чтобы создать своего робота, необязательно получать высшее или читать массу . Достаточно воспользоваться пошаговой инструкцией, которую предлагают мастера робототехники на своих сайтах. В Интернете можно найти много полезной информации, посвящённой разработке автономных роботизированных систем.

10 ресурсов для начинающего робототехника

Информация на сайте позволяет самостоятельно создать робота со сложным поведением. Здесь можно найти примеры программ, схемы, справочные материалы, готовые примеры, статьи и фотографии.

Новичкам на сайте посвящён отдельный раздел. Создатели ресурса делают немалый упор на микроконтроллеры, разработку универсальных плат для робототехники и пайку микросхем. Здесь также можно найти исходные коды программ и множество статей с практическими советами.

На сайте есть специальный курс «Шаг за шагом», в котором детально описан процесс создания простейших BEAM-роботов, а также автоматизированных систем на основе микроконтроллеров AVR.

Сайт, где начинающие создатели роботов смогут найти всю необходимую теоретическую и практическую информацию. Здесь также размещается большое количество полезных тематических статей, обновляются новости и можно задать вопрос опытным робототехникам на форуме.

Данный ресурс посвящён постепенному погружению в мир сотворения роботов. Начинается всё с познания Arduino, после чего начинающему разработчику рассказывают о микроконтроллерах AVR и более современных аналогах ARM. Подробные описания и схемы очень доступно объясняют, как и что делать.

Сайт о том, как сделать BEAM-робота своими руками. Здесь есть целый раздел, посвящённый основам, также приведены логические схемы, примеры и т. д.

На этом ресурсе очень доходчиво расписано, как самостоятельно создать робота, с чего начать, что нужно знать, где искать информацию и необходимые детали. Сервис также содержит раздел с блогом, форумом и новостями.

Огромнейший живой форум, посвящённый созданию роботов. Здесь открыты темы для новичков, рассматриваются интересные проекты и идеи, описываются микроконтроллеры, готовые модули, электроника и механика. А главное - можно задать любой вопрос по роботостроению и получить развёрнутый ответ от профессионалов.

Ресурс робототехника-любителя посвящён в первую очередь его собственному проекту «Самодельный робот». Однако здесь можно найти очень много полезных тематических статей, ссылок на интересные сайты, узнать о достижениях автора и обсудить различные конструкторские решения.

Аппаратная платформа Arduino является наиболее удобной для разработки роботизированных систем. Информация сайта позволяет быстро разобраться в этой среде, освоить язык программирования и создать несколько несложных проектов.

Сделать робота можно, используя лишь одну микросхему драйвера моторов и пару фотоэлементов. В зависимости от способа соединения моторов, микросхемы и фотоэлементов робот будет двигаться на свет или, наоборот, прятаться в темноту, бежать вперед в поисках света или пятиться, как крот, назад. Если добавить в схему робота пару ярких светодиодов, то можно добиться, чтобы он бегал за рукой и даже следовал по темной или светлой линии.

Принцип поведения робота основывается на "фоторецепции" и является типичным для целого класса BEAM-роботов . В живой природе, которой будет подражать наш робот, фоторецепция - одно из основных фотобиологических явлений, в котором свет выступает как источник информации.

В качестве первого опыта обратимся к устройству BEAM-робота , двигающегося вперед, когда на него падает луч света, и останавливающегося, когда свет перестает его освещать. Поведение такого робота называется фотокинезисом - ненаправленным увеличением или уменьшением подвижности в ответ на изменения уровня освещённости.

В устройстве робота, кроме микросхемы драйвера моторов L293D , будет использоваться только один фотоэлемент и один электромотор. В качестве фотоэлемента можно применить не только фототранзистор, но и фотодиод или фоторезистор.
В конструкции робота мы используем фототранзистор n-p-n структуры в качестве фотосенсора. Фототранзисторы на сегодняшний день являются, пожалуй, одним из самых распространенных видов оптоэлектронных приборов и отличаются хорошей чувствительностью и вполне приемлемой ценой.

Схема робота с одним фототранзистором

На рисунке приведены монтажная и принципиальная схемы робота, и если Вы еще не очень хорошо знакомы с условными обозначениями, то, исходя из двух схем, несложно понять принцип обозначения и соединения элементов. Провод, соединяющий различные части схемы с "землей" (отрицательным полюсом источника питания), обычно не изображают полностью, а на схеме рисуют небольшую черточку, обозначающую, что это место соединяется с "землей". Иногда рядом с такой черточкой пишут три буквы "GND", что означает "землю" (ground). Vcc обозначает соединение с положительным полюсом источника питания.$L293D=($_GET["l293d"]); if($L293D) include($L293D);?> Вместо букв Vcc часто пишут +5V, показывая тем самым напряжение источника питания.

У фототранзистора эмиттер(на схеме со стрелкой) длиннее коллектора.

Принцип действия схемы робота очень простой. Когда на фототранзистор PTR1 упадет луч света, то на входе INPUT1 микросхемы драйвера двигателей появится положительный сигнал и мотор M1 начнет вращаться. Когда фототранзистор перестанут освещать, сигнал на входе INPUT1 исчезнет, мотор перестанет вращаться и робот остановится. Более подробно о работе с драйвером двигателей можно прочитать в предыдущей статье "Драйвер двигателей L293D" .

Драйвер двигателей L293D производства SGS-THOMSON Microelectronics

Чтобы скомпенсировать проходящий через фототранзистор ток, в схему введен резистор R1, номинал которого можно выбрать около 200 Ом. От номинала резистора R1 будет зависеть не только нормальная работа фототранзистора, но и чувствительность робота. Если сопротивление резистора будет большим, то робот будет реагировать только на очень яркий свет, если - небольшим, то чувствительность будет более высокой. В любом случае не следует использовать резистор с сопротивлением менее 100 Ом, чтобы предохранить фототранзистор от перегрева и выхода из строя.

Сделать робота , реализующего реакцию фототаксиса (направленного движения к свету или от света), можно с использованием двух фотосенсоров.

Когда на один из фотосенсоров такого робота попадает свет, включается соответствующий сенсору электромотор и робот поворачивает в сторону света до тех пор, пока свет не осветит оба фотосенсора и не включится второй мотор. Когда оба сенсора освещены, робот движется навстречу источнику света. Если один из сенсоров перестает освещаться, то робот снова поворачивает в сторону источника света и, достигнув положения, при котором свет падает на оба сенсора, продолжает свое движение на свет. Если свет перестает падать на фотосенсоры, робот останавливается.

Принципиальная схема робота с двумя фототранзисторами

Схема робота симметричная и состоит из двух частей, каждая из которых управляет соответствующим электромотором. По сути, она является как бы удвоенной схемой предыдущего робота. Фотосенсоры следует располагать крест-накрест по отношению к электромоторам так, как показано на рисунке робота выше. Также можно расположить моторы крест-накрест относительно фотосенсоров так, как показано на монтажной схеме ниже.

Монтажная схема простейшего робота с двумя фототранзисторами

Если мы расположим сенсоры в соответствии с левым рисунком, то робот будет избегать источников света и его реакции будут похожи на поведение крота, прячущегося от света.

Сделать поведение робота более живым можно, подав на входы INPUT2 и INPUT3 положительный сигнал (подключить их к плюсу источника питания): робот будет двигаться при отсутствии падающего на фотосенсоры света, а "увидев" свет, будет поворачивать в сторону его источника. Когда свет будет падать на оба сенсора, робот остановится.

Из бесед Бибота и Бобота

Дорогой Бобот, а можно ли использовать в приводимой схеме простейшего робота какие-либо другие микросхемы, например L293DNE?

Конечно, можно, но видишь ли, в чем дело, дружище Бибот. Настоящая L293D выпускается только группой компаний ST Microelectronics. Все остальные подобные микросхемы являются лишь заменителями или аналогами L293D . К таким аналогам относятся L293DNE американской компании Texas Instruments, SCP-3337 от Sensitron Semiconductor... Естественно, что, как и многие аналоги, эти микросхемы имеют свои отличия, которые тебе будет необходимо учитывать, когда ты будешь делать своего робота.

А не мог бы ты рассказать об отличиях, которые мне необходимо будет учесть при использовании L293DNE.

С удовольствием, старина Бибот. Все микросхемы линейки L293D имеют входы, совместимые с TTL-уровнями*, но лишь совместимостью уровней некоторые из них не ограничиваются. Так, L293DNE имеет не только совместимость с TTL по уровням напряжения, но и обладает входами с классической TT-логикой. То есть на неподключенном входе присутствует логическая "1".

Прости, Бобот, но я не совсем понимаю: как же мне это учитывать?

Если на неподключенном входе у L293DNE присутствует высокий уровень (логическая "1"), то и на соответствующем выходе мы будем иметь сигнал высокого уровня. Если мы теперь подадим на рассматриваемый вход сигнал высокого уровня, говоря по другому - логическую "1" (соединим с "плюсом" питания), то на соответствующем выходе ничего не изменится, так как на входе у нас и до этого была "1". Если же мы подадим на наш вход сигнал низкого уровня (соединим с "минусом" питания), то состояние выхода изменится и на нем будет напряжение низкого уровня.

То есть получается все наоборот: L293D мы управляли с помощью положительных сигналов, а L293DNE нужно управлять с помощью отрицательных.

L293D и L293DNE можно управлять как в рамках отрицательной логики, так и в рамках положительной*. Для того чтобы управлять входами L293DNE с помощью положительных сигналов, нам будет необходимо подтянуть эти входы к "земле" подтягивающими резисторами.

Тогда, при отсутствии положительного сигнала, на входе будет присутствовать логический "0", обеспечиваемый подтягивающим резистором. Хитроумные янки называют такие резисторы pull-down, а при подтягивании высокого уровня - pull-up.

Насколько я понял, все, что нам нужно будет добавить в схему простейшего робота , - так это подтягивающие резисторы на входы микросхемы драйвера моторов.

Ты совершенно правильно понял, дорогой Бибот. Номинал этих резисторов можно выбрать около 4,7 кОм. Тогда схема простейшего робота будет выглядеть следующим образом.

Причем от номинала резистора R1 будет зависеть чувствительность нашего робота. Чем сопротивление R1 будет меньше, тем чувствительность робота будет ниже, а чем оно будет больше, тем чувствительность будет выше.

А так как в данном случае нам нет необходимости управлять мотором в двух направлениях, то второй вывод мотора мы можем подключить напрямую к "земле". Что даже несколько упростит схему.

И последний вопрос. А в тех схемах роботов , которые ты привел в рамках нашей беседы, может быть использована классическая микросхема L293D?

Чтобы сделать робота , "бегающего" за рукой, нам понадобятся два ярких светодиода (на схеме LED1 и LED2). Подключим их через резисторы R1 и R4, чтобы скомпенсировать протекающий через них ток и предохранить от выхода из строя. Расположим светодиоды рядом с фотосенсорами, направив их свет в ту же сторону, в которую ориентированы фотосенсоры, и уберем сигнал с входов INPUT2 и INPUT3.

Схема робота, движущегося на отраженный свет

Задача получившегося робота - реагировать на отраженный свет, который излучают светодиоды. Включим робота и поставим ладонь перед одним из фотосенсоров. Робот повернет в сторону ладони. Переместим ладонь немного в сторону так, чтобы она скрылась из поля "зрения" одного из фотосенсоров, в ответ робот послушно, как собачка, повернет за ладонью.
Светодиоды следует подбирать достаточно яркие, чтобы отраженный свет устойчиво улавливался фототранзисторами. Хороших результатов можно достичь при использовании красных или оранжевых светодиодов с яркостью более 1000 мКд.

Если робот реагирует на вашу руку только тогда, когда она почти касается фотосенсора, то можно попробовать поэкспериментировать с листочком белой бумаги: отражающие способности белого листа намного выше, чем у человеческой руки, и реакция робота на белый листок будет намного лучше и устойчивее.

Белый цвет обладает самыми высокими отражающими свойствами, черный - наименьшими. Основываясь на этом, можно сделать робота, следующего по линии. Сенсоры при этом следует расположить так, чтобы они были направлены вниз. Расстояние между сенсорами должно быть немного больше, чем ширина линии.

Cхема робота, следующего по черной линии, идентична предыдущей. Чтобы робот не терял черную линию, нарисованную на белом поле, ее ширина должна быть около 30 мм или шире. Алгоритм поведения робота достаточно прост. Когда оба фотосенсора улавливают отраженный от белого поля свет, робот движется вперед. Когда один из сеносоров заезжает на черную линию, соответствующий электромотор останавливается и робот начинает поворачиваться, выравнивая свое положение. После того как оба сенсора снова находятся над белым полем, робот продолжает свое движение вперед.

Примечание:
На всех рисунках роботов микросхема драйвера двигателей L293D показана условно (только управляющие входы и выходы).

Как сделать робота в домашних условиях, чтобы всё получилось? Нужно начинать с простого и постепенно усложнять! Инструкции по созданию роботов своими руками в домашних условиях буквально заполонили интернет. Не останется в стороне от этого и автор статьи. В целом этот процесс можно разделить на три части: теоретическую, подготовительную и непосредственно сборку. В рамках статьи будут рассмотрены все они, а также описана общая схема разработки чистильщика.

Создание робота в домашних условиях

Чтобы разработать с нуля, необходимы знания о токе, напряжении, функционировании различных элементов как то триггеры, конденсаторы, резисторы, транзисторы. Также следует научиться паять всё это на схемах и использовать соединительные провода. Необходимо проработать каждый аспект движения и выполнения действий, добиваясь максимальной детализации действий для достижения своей цели. И эти знания необходимы, если вас действительно интересует, как сделать робота в домашних условиях, а не просто праздное любопытство.

Подготовительные процессы

Прежде чем приступать к выяснению, как сделать робота в домашних условиях, необходимо хорошо позаботиться об условиях, в которых он будет собираться. Для начала следует подготовить рабочее место, где будет создаваться желаемое устройство. Необходимо где-то поместить саму конструкцию и составляющие её детали. Следует продумать и вопрос удобного размещения паяльника, канифоли и припоя. Рабочее место должно быть максимально оптимизированным, чтобы оно предоставляло удобство при взаимодействии с конструкцией.

Сборка

Необходимо продумать «костяк» конструкции, на котором всё будет строиться. Обычно выбирают одну деталь, и уже к ней припаиваются все остальные. Говоря о качестве пайки, следует сказать, что места, где она будет проводиться, должны быть очищены. Также, зависимо от толщины используемых проводов и ножек, необходимо подобрать достаточное количество припоя, чтобы элементы не отпадали во время эксплуатации. Для упрощения процессов передачи сигналов и недопущения возможности замыкания можно вытравить Затем на неё наносятся все необходимые элементы, получившаяся конструкция подключается к источнику питания и при необходимости осуществляется доработка устройства.

Простой робот

Как сделать в домашних условиях что-то не сложное? Да ещё и полезное? Свой дом необходимо держать в чистоте, и данный процесс желательно автоматизировать. Конечно, создать полноценного робота-уборщика сложно, но минимальная конструкция, которая обеспечит собирание пыли с полов комнат - это вполне по силам. Если честно - то будет рассмотрен который работает на одном месте и одновременно убирает мелкий мусор, расположенный в зоне дислокации. Чтобы создать такую конструкцию, необходимо иметь следующие материалы:

1. Пластиковую тарелку.
2. Три небольшие щетки, которые используются, чтобы чистить обувь или пол.
3. Два вентилятора, которые можно взять из отживших своё компьютеров.
4. Батарея на 9В и разъем для неё.
5. Стяжка или хомуты, которые могут сами защелкиваться.
6. Болты и гайки.

Просверлите на равном расстоянии отверстия для щеток. Прикрепите их. Желательно, чтобы все щетки размещались на равной удалённости от других и центра тарелки. Используя болты и гайки, к каждой из них следует прикрепить регулировочное крепление, да и они сами фиксируются с их помощью. Ползунки регулировочных креплений следует установить в среднее положение. Для движения будем использовать вентиляторы. Их подключаем к батарейке и размещаем параллельно, чтобы они обеспечивали вращение робота по кругу. Данная конструкция будет использоваться в качестве вибромотора. Накиньте клеммы и конструкция уже готова к использованию. Если во время процесса чистки робот будет уходить в сторону, поработайте с регулировочными креплениями. Представленная в статье конструкция не требует значительных денежных затрат или наличия навыков и опыта. При создании робота использовались недорогие материалы, достать которые не является значительной проблемой. При желании усложнить конструкцию и заставить её целенаправленно двигаться понадобятся улучшения в виде дополнительных моторов и микроконтроллеров. Вот как сделать робота в домашних условиях. А только подумайте, сколько можно здесь усовершенствовать! Широчайшее поле для конструкторской деятельности.