Как собрать робот, создающий художественные произведения

Введение

Итак. Что же такое робот? В большинстве случаев это автоматическое устройство, которое реагирует на какие-либо действия окружающей среды. Роботы могут управляться человеком или выполнять заранее запрограммированные действия. Обычно на роботе располагают разнообразные датчики (расстояния, угла поворота, ускорения), видеокамеры, манипуляторы. Электронная часть робота состоит из микроконтроллера (МК) – микросхема, в которую заключён процессор, тактовый генератор, различная периферия, оперативная и постоянная память. В мире существует огромное количество разнообразных микроконтроллеров для разных областей применения и на их основе можно собирать мощных роботов. Для любительских построек широкое применение нашли микроконтроллеры AVR. Они, на сегодняшний день, самые доступные и в интернете можно найти много примеров на основе этих МК. Чтобы работать с микроконтроллерами тебе нужно уметь программировать на ассемблере или на Cи и иметь начальные знания в цифровой и аналоговой электронике. В нашем проекте мы будем использовать Cи. Программирование для МК мало чем отличается от программирования на компьютере, синтаксис языка такой же, большинство функций практически ничем не отличаются, а новые довольно легко освоить и ими удобно пользоваться.

Поделка с ребенком «большой робот»

Отличным способом поднять настроение своему малышу в то время, когда невозможно выйти на прогулку и нужно занимать его чем-то в домашних условиях, может стать изготовление робота из коробок своими руками. Прекрасной особенностью этого вида творчества является то, что вы, скорее всего, до конца не будете представлять конечный вариант вашего изделия, ведь придумывать внешность своего робота будете на ходу. Для начала соберите по дому все коробки, которые у вас имеются. Сразу уберите те, в которых продавалась техника, срок гарантии которой еще не истек. С остальными коробками можно творить, сколько угодно. Желательно, чтобы картон на коробках не был глянцевым, так как к нему плохо приклеиваются другие материалы.

Сложите коробки несколькими способами. Обозначьте руки, ноги, голову. Экспериментируйте! Возможно, руки вашего робота будут сделаны совсем не из коробок, а, например, из старого шланга или фольгированной трубы для вентиляции. Не поленитесь найти оставшиеся после ремонта материалы — остатки плинтусов, потолочной плитки, обои и другое.

Когда образ вашей поделки будет продуман, склейте детали между собой с помощью клея-момента. Работу с таким материалом, как быстро засыхающий клей, лучше не доверять ребенку младше 10 лет. Возьмите эту часть работы на себя.

Теперь намажьте всего робота клеем ПВА или карандашом и приклейте сверху бумагу. Можно оставить робота в первоначальном виде.

Подключите всю фантазию при его украшении: дайте ребенку пластилин, краски, спичечные коробки, веревки, крышки от бутылок разных размеров и цветов. Имитируйте рычаги и лампочки. Такое занятие на вечер точно станет отличным времяпрепровождением для ребенка от 5 до 12 лет, главное, чтобы родитель сам был увлечен в этот момент.

https://youtube.com/watch?v=1lpgC4C2sEI

Изготовление робота

Конструирование и изготовление робота нужно производить с учетом выбранных материалов и методов. Выполните следующие шаги, чтобы создать эстетичную, простую и структурно обоснованную раму робота меньшего размера.

каркас робота

• Сначала нужно сделать прототип конструкции, выполненный из бумаги, картона или металла.
• Получите все комплектующие, которые потребуются для изготовления робота (электрические и механические), и измерьте их.
• Если у вас нет всех ваших деталей под рукой, вы можете обратиться к размерам, предоставленным производителем.
• Проведите мозговой штурм и набросайте несколько разных конструкций каркаса в общих чертах. Не делайте это слишком подробно.
• После того, как вы выбрали дизайн, убедитесь что компоненты будут хорошо поддерживаться.
• Нарисуйте каждую часть вашего робота в бумаге или картоне со шкалой 1:1 (реальный размер). Вы также можете нарисовать их с помощью программного обеспечения САПР и распечатать их.
• Протестируйте свой дизайн в САПР и в реальной жизни с помощью прототипа бумаги, проверив каждую деталь и соединения.
• Если вы абсолютно уверены, что ваш дизайн правильный, наконец начните изготавливать каркас из выбранных материалов. Помните, дважды измерьте и вырежьте только один раз!
• Перед монтажом рамы проверьте соответствие каждого компонента и, если потребуются, модифицируйте его.
• Соберите свою раму, используя горячий клей, винты, гвозди или любые другие соединения, которые вы выбирали для изготовления своего робота.
• Установите все компоненты на каркас. Так вы только что создали робота с нуля!

Робот из консервной банки с магнитом

Увлекательные игры для развития детей разрешается проводить, пользуясь пустыми консервными банками. Также подойдут небольшие магниты, болтики, крышки из-под бутылок и другие приспособления.

Из каких же элементов можно сделать самостоятельно интересные поделки роботов. Ребёнок от такого будет в восторге. Основная часть поделки — это консервная банка. К ней будут присоединены разные части тела.

Для лёгкой смены деталей на теле, присоедините к ним магниты на клей. Когда ребёнок хочет что-то взять, достаточно лишь поднести маленькую банку к предмету, и всё примагнититься к ней.

Если предоставить творческому чаду необходимый запас материала для опытов, он сможет сделать самых различных роботов. Осталось только запастись терпением и можно приступать к работе.

Смешные роботы — поделки готовы! С такими игрушками дети будут увеличены ими долгое время.

Левый и правый кронштейны

Первым делом необходимо отрезать остатки суппорта и отшлифовать поверхность, которая соприкасалась с опорами – так мы получим поверхность без неровностей и шероховатостей. Вставьте два 10-миллиметровых шариковых подшипника в левый и правый кронштейны.

Для крепления двух кронштейнов на рисующей головке мы используем винт М3х20 мм и стопорную гайку М3 с обеих сторон среднего контейнера. Всё это собирается вместе в следующую уровневую конструкцию:

1. Винт M3x20 мм.

2. Шайба.

3. Средний контейнер.

4. Шайба.

5. Правый кронштейн с шариковым подшипником.

6. Шайба.

7. Левый кронштейн с шариковым подшипником.

8. Шайба.

9. Правый кронштейн с шариковым подшипником.

10.  Шайба.

11.  Средний контейнер.

12.  Шайба.

13.  Стопорная гайка M3.

Количество используемых шайб и их положение, возможно, придётся изменить, в зависимости от того, насколько глубоко в кронштейны были вставлены подшипники.

Убедитесь, что все элементы плотно соединены друг с другом, но при этом подшипники должны двигаться свободно, чтобы рисующая головка могла свободно перемещаться от каждого из регулировочных винтов кронштейнов.

Манипулятор робота

Теперь необходимо установить другой шарикоподшипник со стороны рисующей головки. Вставьте сервопривод под держатель пера, при этом ротор должен находиться ближе к передней части рисующей головки. Вставьте винт со стороны сервопривода, чтобы он вышел через подшипник.Насадите распечатанный на 3D-принтере манипулятор робота на винт, проходящий через подшипник, и на сервопривод с другой стороны. Затяните гайку М3 с левой стороны рисующей головки, другую сторону манипулятора пока не фиксируйте. Перед закручиванием винта сервопривода для крепления правой стороны манипулятора робота необходимо включить сервопривод и установить его в положение 100. Если под рукой нет контроллера Arduino, придётся подождать, пока будет установлена печатная плата и загружен код, и тогда сервопривод можно перевести в положение «no-draw».

Как вариант, с каждой стороны манипулятора робота можно добавить подшипники. В этом случае, как я заметил, качество рисуемых линий станет немного выше.

Костюм робота из коробок, своими руками созданный

Популярный на западе праздник Хеллоуин прочно занимает свои позиции и в России. Теперь во многих учебных заведениях устраивается вечеринка, посвященная дню всех святых, когда и дети, и взрослые с удовольствием переодеваются в различных персонажей. Отличной идеей для костюмированной вечеринки может быть костюм робота. Для его изготовления вам понадобится:

1. Подобрать две коробки для головы и туловища. Одну больше, а другую, соответственно, несколько меньше. Проверьте, чтобы в одну без труда проходила голова, а во вторую — туловище ребенка.
2. Вырезать отверстие для головы в одной коробке, а во второй уберите нижнюю грань, также прорежьте сверху отверстие для головы и две дырки для рук.
3. В коробке, которая должна служить головой робота, прорезать отверстие для глаз. Можно сделать антенны из проволоки и закрепить их изнутри.
4. Покрасить и задекорировать обе коробки. Краску выбирайте серебристую, чтобы сымитировать стальной корпус робота.
5. На руки и ноги надеть фольгированные трубы или просто обмотать их фольгой.

В таком сделанном своими руками костюме робота из коробки у вашего чада точно не будет возможности остаться незамеченным.

Полезные советы.

Создавайте управляемые куски функционального кода.

Создавая сегменты кода, специфичные для каждого продукта, вы постепенно создаете библиотеку. Создайте файловую систему на своем компьютере, чтобы легко найти необходимый код.

Документируйте все в коде, используя комментарии.

Документирование всего необходимо практически для всех рабочих мест, особенно для робототехники. По мере того, как вы становитесь все более и более продвинутыми, вы можете добавлять комментарии к общим разделам кода. Но при запуске вы должны добавить комментарий к (почти) каждой строке.

Сохраняйте разные версии кода.

Не всегда перезаписывайте один и тот же файл. Если вы обнаружите, что ваши 200+ строк кода не будут компилироваться, не стоит останавливаться только на этой версии кода.  Вместо этого вы можете вернуться к ранее сохраненной (и функциональной) версии и добавить или изменить ее по мере необходимости. Код не занимает много места на жестком диске. Поэтому вы можете спокойно сохранять несколько копий.

При отладке робота поднимите его.

Нужно, чтобы колеса, гусеницы или ноги не касались поверхности. Тогда ваш робот не сможет себе навредить даже случайно. Не закрывайте деталями кнопку отключения питания. Это пригодится для того, чтобы в случае необходимости можно было его отключить.

Если код делает что-то, что кажется неработоспособным.

Через несколько секунд, выключите питание. Скорее всего проблема не исчезнет сама собой и нужна корректировка, а пока вы можете уничтожить часть механики. Сначала подпрограммы могут быть трудны для понимания, но они значительно упрощают ваш код. Если сегмент кода повторяется много раз в коде, он является хорошим кандидатом для замены подпрограммой.

Fischertechnik Robotics 544624 TXT Умный дом

Fischertechnik Robotics Smart Home — это настоящая система умного дома, но только для детей. Из 220 деталей можно собрать 6 разных сенсорных станций с движущейся камерой (которая может делать снимки), мониторингом окружающей среды и датчиками для измерения температуры, давления, качества, влажности воздуха и т. д.

Fischertechnik Robotics Smart Home — это настоящий умный дом в детском варианте

Конструктор программируется и контролируется с помощью программы ROBO Pro и контроллера ROBOTICS TXT. Он подключается к сети Wi-Fi, так что камерой можно управлять на расстоянии. Кроме того, контроллер подключается к облачному серверу, на котором сохраняются данные датчиков. Таким образом, можно постоянно контролировать данные и управлять движением камеры из любой точки мира.

Информация о трансформерах

Трансформеры — это не только герои мультфильмов и кинофильмов, но в первую очередь персонажи комиксов.

Именно комиксы про данных персонажей появились первыми, а затем их экранизировали. Эти герои сразу стали любимы не только детьми, но и многими взрослыми, так как после комиксов первыми появились фильмы.

Кто-то становится автомобилями, другие могут быть летающей техникой, а третьи и вовсе железнодорожной, строительной и прочими вариантами. Персонажи подразделяются на десептиконов и автоботов, которые между собой враждуют.

По сюжетам фильмов десептиконы нападают на дом автоботов, а те стремятся защитить его и другие планеты.

Самым популярным персонажем во вселенной трансформеров считается автобот Бамблби. Он имеет множество особенностей, главная из которых — его размеры.

По сравнению с остальными автоботами данный герой очень мал, но более подвижен.

Основной цвет Бамблби — желтый, но многие детали в его конструкции черные. Самым простым решением будет сделать мини робота трансформера из лего, так как он прост.

Простой бумажный робот

Чтобы создать поделку робот из бумаги необходимо запастись следующими материалами:

• схема робота;
• лист бумаги;
• ножницы;
• клей.

Помимо того может понадобится также картон, иголка или шило, фломастеры и резинки для соединения частей.

На схемах можно увидеть несколько типов линий. Разрез ножницами предусмотрен по сплошной линии. Пунктирные очертания предназначены для сгибания бумаги.

При необходимости сделать отверстия, используете иглу или канцелярский нож до вырезания макета. Для наглядного представления готовой игрушки согните все части по пунктирным линиям, как видно на фото поделки робот.

Поделку робот из картона делают так:

• сделать распечатку схемы на картоне;
• ножницами вырезать все части схемы, действуя по инструкции;
• вырезанные детали сгибаем по пунктирным линиям;
• соединяем необходимые части с помощью клея;
• делаем сбор всех деталей робота в одну бумажную конструкцию, следуя инструкции.

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.

Как создать робота?

Когда речь заходит о роботах, мы представляем себе гигантскую машину с искусственным интеллектом, как в фильмах про Робокопа и т. д. Однако робот не обязательно должен быть большим и технически сложно сделанным устройством. В этой статье мы расскажем, как создать робота в домашних условиях. Сотворив собственного мини-робота, вы убедитесь, что никаких специальных знаний и инструментов для этого не потребуется.

Печатная плата и электронные элементы

1. Программируемый контроллер Arduino Nano.

2. 2 бесшумных шаговых двигателя TMC2130.

3. 4 цилиндрических алюминиевых конденсатора на 10 мкФ.

4. 1 конденсатор 1206 на 330 мкФ.

5. 1 конденсатор 1206 на 100 мкФ.

6. 1 линейный регулятор напряжения LM7805 TO-252.

7. 2 диода Шоттки MDD SS14, DO-214.

8. Нажимная кнопка 6,0×3,5 мм. Сейчас эта кнопка не задействована, я просто добавил её в конструкцию, так как она может понадобиться позже.

9. 2 четырёхштырьковые гнездовые колодки с JST.

10.  1 трёхштырьковая гнездовая колодка с JST.

11.  Источник питания: 7–35 В, мин. ток 1,5 A.

Шаг 1. Как создаётся художественная работа

Вначале я рекомендую посмотреть видео – вы поймёте, как ведёт себя робот в действии и как его настраивать для создания художественной работы. Говорят, изображение заменяет тысячу слов, и теперь представьте, сколько слов заменит видео, в котором изображения сменяют друг друга 30 раз в секунду!

Чтобы использовать робот для рисования, зажимами я закрепил на его раме чистый холст. Затем я подвесил рисующую головку и перебросил ремни через шаговые двигатели, расположенные на углах рамы робота, и отцентрировал рисующую головку (перевел её в домашнее положение). В рисующую головку вставил перманентный маркер. Затем подключил робот по USB-кабелю к компьютеру, на котором запустил управляющее программное обеспечение. В компьютер я загрузил чёрно-белое изображение, созданное в программе Photoshop, а затем разместил рисующую головку в том месте холста, откуда должна начаться прорисовка. Чтобы рисующая головка попала в нужное положение, я отправлял на робот команды перемещения в пределах ограничительной рамки и подгонял расположение изображения до тех пор, пока оно не оказалось именно там, где нужно. Затем я дал команду отправки изображения на робот.

Наконец, робот завершил свою работу – на холсте появилось чёрно-белое изображение. И вот настал момент, когда я смог почувствовать себя настоящим художником. Я взял обычную акриловую краску, разбавленную двумя частями клея для декупажа Mod Podge. В итоге я получил акриловую глазурь, которую нанес поверх чёрных деталей. Холст окрасился красивыми цветами, при этом все чёрные детали сохранились и благодаря глазури приобрели особый блеск.И вы можете создать нечто такое же, это потрясающе!

Робот-чистильщик

Предлагаю теперь рассмотреть устройство, цель которого – очищать помещение, медленно, но уверенно. Данная модель является вибророботом и разрабатывается на основе обычной щетки. В качестве составляющих элементов можно взять вибродвигатель, стандартную батарею и переключатель. Сборка не составляет труда. Необходимо батарею подключить к двигателю, к нему – переключатель. Далее вся конструкция крепится на щетке и включается. Этот домашний робот начинает вибрировать, одновременно проводя чистку поверхности. Конструкция имеет значительные перспективы усовершенствования.

Я в ужасе и собираюсь передумать. Нельзя попроще?

Жестяная банка. Специально для тех, кто никогда не держал в руках сварщика, но очень хочет попробовать свои силы в робототехнике, существуют специальные конструкторы, которые позволяют делать то же самое, но быстрее. Самая известная и популярная — Arduino. Его главное преимущество в том, что это не просто игрушка, а целая экосистема: множество обучающих материалов и инструкций, видеокурсы, огромное сообщество пользователей — вы можете задать любой вопрос, от новичка до самого продвинутого. Есть и другие платформы, например суперпростой конструктор Lego Mindstorms.

Состав комплектов может быть самым разным, но в каждом есть готовая печатная плата с уже установленным микроконтроллером и всеми дополнительными деталями, необходимыми для решения простых типовых задач. Обычно карту можно подключить напрямую к компьютеру через USB. И тогда среда разработки производителя поможет вам сразу сделать первые шаги в программировании роботов. Например, зажечь лампочку на доске.

Теперь все зависит от тебя. Вы можете, используя готовую доску, реализовать свой несложный проект: например, сделать машину, которая движется и останавливается по команде, или гирлянду для елки. Вы можете купить комплект, который уже включает в себя все, что вам нужно, чтобы построить определенный тип робота и потренироваться на нем. Преимущество этого варианта: все части набора подготовлены так, что их можно соединять без паяльника и других инструментов.

Участники программы «Робототехника», которую поддерживает фонд Олега Дерипаски «Вольное дело», после нескольких лет обучения могут создавать гораздо более сложные проекты и находить инженерные решения для самых разных задач. Например, разрабатываются системы автоматического раздельного сбора. Если вам кажется, что все это очень сложно, вы правы, но научиться этому может каждый.

Послесловие

Несмотря на то, что есть гораздо более сложные и точные (в том числе дорогие) проекты, данный проект очень интересен и имеет отличный потенциал для практического применения. Такие конструкции нельзя использовать в непосредственном контакте с человеком из-за недостаточной точности самой концепции. А вот промышленность, медицина и т.д. Для задач без повышенных требований к точности движений в суставах наша роботизированная рука вполне подойдет. Ну а с точки зрения дальнейшей «апгрейда» руки тут поле вообще не вспахивается. Начиная с беспроводного управления, заканчивая заменой приводов, габаритов, развитием дополнительных степеней свободы.

Вот почему я люблю Arduino: вы можете очень быстро и за небольшие деньги собрать макет или прототип устройства, которое не только легко программировать, но и может выполнять действительно интересные задачи.

Кибернетическое будущее

Подобные исследования ведут нас к инновационным разработкам в будущем. Например, создание экзоскелета для восстановления движений у полностью парализованных людей уже не кажется недостижимой фантазией — необходимо только время. Этот прогресс может сдерживать недостаточная мощность компьютеров, но за последние десять лет развитие и здесь было колоссальным. Вполне вероятно. что скоро мы увидим вокруг людей, которые используют для передвижения не коляски, а легкий, удобный экзоскелет. Люди-киборги станут для нас чем-то обыденным.

Коммерческая разработка таких систем идет по всему миру, в том числе и в России. Например, в известном проекте ExoAtlet разрабатывают экзоскелеты для реабилитации людей с двигательными нарушениями. Центр биоэлектрических интерфейсов НИУ ВШЭ поучаствовал в разработке алгоритмов для этих машин: директор Центра профессор Алексей Осадчий и его аспиранты разработали нейроинтерфейс, запускающий шагательные движения экзоскелета.

Экзоскелеты компании ExoAtlet помогают встать на ноги людям с травмами спинного мозга, перенесенным инсультом и другими нарушениями

(Фото: ExoAtlet)

Быстрое развитие человекоподобных роботов-андроидов тоже становится реальностью. Вполне вероятно, что скоро вокруг нас будут ходить роботы, которые будут имитировать нас во многих аспектах — двигаться как мы и думать как мы. Они смогут выполнять часть работы, прежде доступной только человеку.

Очевидно, что мы будем видеть развитие и робототехники, и нейронаук, и эти области будут сближаться. Это не только открывает новые возможности, но и создает новые этические вопросы: как мы должны относиться к роботам-андроидам или людям-киборгам.

И все-таки пока человек лучше, чем робот, во многих отношениях. Наши мышцы наиболее экономичны: достаточно съесть бутерброд, чтобы хватило энергии на весь день. У робота заряд батарей закончится через полчаса. И хотя может быть гораздо мощнее, чем человек, он часто оказывается слишком тяжелым. Элегантность и оптимизация энергетических затрат — тут человек пока превосходит робота.

Хотя недалеко то будущее, когда это изменится — в этом направлении работают десятки тысяч талантливых ученых и инженеров.

Подписывайтесь также на Telegram-канал РБК Тренды и будьте в курсе актуальных тенденций и прогнозов о будущем технологий, эко-номики, образования и инноваций.