Как собрать робота акробата
Обновлено: 03.07.2024
Можно подумать, что робототехника — занятие для умников и выпускников физтеха, но это не так. На самом деле простых роботов строят даже младшие школьники, поэтому вам это тоже под силу. Вместе с благотворительным фондом Олега Дерипаски «Вольное дело», реализующим программу по робототехнике для школьников, подростков и студентов, мы сделали простой гид для начинающих инженеров (впрочем, взрослым он тоже вполне может пригодиться). Объясняем, как собрать своего первого робота.
Что мне потребуется?
В первую очередь — микроконтроллер. Он станет мозгом будущего робота. Можно сказать, что микроконтроллер — это крошечный компьютер, размещенный на одной микросхеме. У него есть процессор, оперативная и постоянная память и даже периферийные устройства: интерфейсы ввода и вывода данных, различные таймеры, передатчики, приспособления, которые инициируют работу двигателей. Набор устройств зависит от конкретной модели. Именно микроконтроллер будет получать информацию от внешнего мира через датчики движения, фотокамеры и прочие приспособления, анализировать ее и побуждать робота совершать в ответ какие-то действия.
Микроконтроллер нужно будет установить на печатную плату, запитать его, подсоединить все необходимые устройства (датчики, лампочки, двигатели), а еще собрать из подручных материалов корпус робота. Все детали, которые для этого нужны, можно купить в любом магазине радиотехники.
Если у вас нет профильного образования или опытного наставника, который подробно объяснит, что именно и в какой последовательности устанавливать (и как пользоваться паяльником!), готовьтесь к долгой и кропотливой работе: придется перерыть интернет вдоль и поперек и испортить множество деталей.
Я в ужасе и собираюсь передумать. Нельзя попроще?
Можно. Специально для тех, кто никогда не держал в руках паяльник, но очень хочет попробовать себя в робототехнике, существуют специальные наборы-конструкторы, позволяющие сделать всё то же самое, но быстрее. Самый известный и популярный — Arduino. Его главное преимущество в том, что это не просто игрушка, а целая экосистема: множество обучающих материалов и инструкций, видеокурсы, огромное пользовательское комьюнити — можно задать любой вопрос от новичкового до самого продвинутого. Есть и другие платформы — например, совсем простой конструктор Mindstorms от Lego.
Составы наборов могут быть очень разными, но в каждом есть готовая печатная плата с уже установленным микроконтроллером и всеми дополнительными деталями, которые нужны для решения простых типовых задач. Обычно плату можно напрямую подключить к компьютеру через USB. А дальше среда разработки от производителя поможет сразу же сделать первые шаги в программировании роботов. Например, заставить мигать лампочку на плате.
Теперь всё зависит от вас. Можно, используя готовую плату, реализовать собственный несложный проект: например, сделать машинку, которая движется и останавливается по команде, или гирлянду для новогодней елки. Можно купить набор, уже включающий в себя всё, что нужно для постройки робота определенного типа, и потренироваться на нем. Плюс этого варианта: все детали в наборе подготовлены так, чтобы вы могли соединить их без паяльника или других инструментов.
Участники программы «Робототехника», которую поддерживает фонд Олега Дерипаски «Вольное дело», уже через несколько лет обучения могут создавать куда более сложные проекты и придумывают инженерные решения для самых разных задач. Например, разрабатывают системы для автоматической сортировки мусора. Если вам кажется, что всё это очень сложно, вы правы, но научиться этому может каждый.
У меня в школе была двойка по физике, и вообще я гуманитарий. Мне нужно что-то выучить, прежде чем приступать?
Штурмовать учебники необязательно. Конечно, школьная физика пригодилась бы, но если вы ее забыли, не переживайте — вспомните по ходу дела. Для начала просто погуглите, что такое ток, сопротивление, закон Ома, конденсатор, транзистор — пара десятков статей дадут вам базовые представления о радиотехнике, и этого хватит на первое время. Позже вы легко найдете в сети всю информацию, которая вам понадобится. И усвоите ее на практике — гораздо лучше, чем из учебника.
А программировать надо уметь?
Если умеете, создание первого робота окажется, возможно, даже слишком легким делом. Если не умеете — отличный повод научиться. Дело в том, что программирование робота — штука очень наглядная: вот вы написали код и сразу же загорелась лампочка. Вам нужно, чтобы ваш робот разворачивался, когда до стены осталось меньше 5 см, значит, в программе надо прописать такое условие, всё логично. Именно поэтому детей часто начинают учить программированию на примере робототехники: здесь вместо скучных абстракций сразу получается осязаемый результат в реальном мире. На этом принципе строится обучение по программе «Робототехника». Все участники сразу же могут применить полученные знания на практике.
Перед первой попыткой написать программу для робота достаточно разобраться, что такое цикл и условный оператор . Для тех, кому и это кажется слишком сложным, производители конструкторов часто предусматривают визуальные редакторы: там код вообще не нужно писать, всё настраивается перетаскиванием блоков мышкой. Конечно, никакого сложного функционала так не напрограммируешь, но это уже начало. Позже, если захотите заниматься робототехникой углубленно, полезно будет освоить язык С, который чаще всего используется в этой сфере.
Меня случайно не убьет током?
Нет. Если, конечно, вы не собираетесь начать сразу с постройки огромных промышленных роботов. Пока речь идет о небольших игрушках, сила тока и напряжение настолько малы, что даже если вас и ударит, то вы ничего не почувствуете. Самое страшное, что можно сотворить, конструируя маленького робота, — небольшой взрыв на столе. Но это случится, только если вы перепутаете «плюс» с «минусом» во время работы с электролитическим конденсатором.
Самая вероятная неприятность — некоторое количество испорченных деталей, которые вы попытаетесь подсоединить не так и не туда. Но переживать не стоит: все необходимые расходники недороги, а их поломка тоже важная часть обучения.
Мой робот сможет защитить меня от врагов? Ну или хотя бы тапочки принести?
Самый первый — вряд ли. Точнее, нет ничего невозможного, но для начала лучше поставить перед собой цель попроще. Например, на базе того же Arduino можно собрать самых разных движущихся роботов: они могут ездить просто вперед-назад, по сложной заданной траектории или по нарисованной линии. Робот, который самостоятельно объезжает препятствия или как-то еще меняет свое поведение при приближении к разным объектам, тоже посильная задача. Еще первый робот вполне сможет включать и выключать что-нибудь, ориентируясь на уровень освещенности, совершать какие-то действия в определенный момент, заданный таймером, или по нажатию кнопки.
Ну а в будущем, если продолжите заниматься робототехникой, сможете сделать и робота-помощника, и робота-охранника, который умеет стрелять. Еще можно собрать робот-пылесос собственной модели. В России и в мире постоянно проводятся соревнования по робототехнике, на которых роботы-участники сражаются, играют в футбол, участвуют в гонках и просто демонстрируют свои выдающиеся способности. Например, на «РобоФесте», который ежегодно организует фонд «Вольное дело», можно увидеть сотни разных роботов.
Умение собирать роботов как-то пригодится мне в жизни?
Да, еще как. Вы неизбежно научитесь программировать. Причем будете в состоянии не просто писать код, который что-то как-то делает, но и понимать всю цепочку, по которой набранные вами на клавиатуре символы преобразуются в действия целого механизма. Уметь программировать в наше время почти так же полезно, как знать английский язык: пригодится, даже если вы маркетолог или продавец мороженого.
Знание робототехники при желании позволит вам здорово усовершенствовать быт и даже сделать свое жилище «умным», не покупая дорогих готовых решений. Световой будильник? Запросто. Лампы с датчиками движения? Да легко. Чайник, который начинает кипятиться, получив СМС, и передает кондиционеру сигнал охлаждать, а пылесосу пылесосить? Не так легко, но вполне реализуемо.
Где можно узнать больше о роботах?
Можно пройти один из многочисленных, в том числе совершенно бесплатных онлайн-курсов. Можно выбрать курс, посвященный Arduino, — как, например, этот от МФТИ, или начать с Lego. А можно не привязываться к конкретной платформе и учиться робототехнике в целом — например, на этом курсе от Бауманки. Ну а если вы знаете английский, буквально вся Coursera с программами по робототехнике от ведущих мировых университетов к вашим услугам.
А если мне понравится и я захочу сделать это своей профессией? Куда податься?
Самое очевидное решение — в программисты. Причем не обязательно туда, где работают непосредственно с «железом»: навыки, полученные во время занятий робототехникой, пригодятся в любой сфере — от промышленного до веб-программирования.
Если возникнет желание связать свою дальнейшую судьбу именно с роботами, придется получить соответствующее высшее образование. Специальность «Робототехника и мехатроника» уже появилась во многих технических вузах — в Москве это МГТУ имени Баумана, МИФИ, МЭИ, МИРЭА. Подойдет и факультет радиотехники: большинство нынешних специалистов по робототехнике получали именно такое образование.
Обычно я предпочитаю писать хорошие отзывы о хороших вещах. Но тут моему ребенку подарили такую несуразицу, что Остапа сразу же понесло писАть отзыв.
На коробке написано 6+. Могу честно сказать, что такая непонятная инструкция, что я (!) смогла собрать его лишь со второй попытки, и то пришлось привлекать мужа. Схема неочевидная, описаны действия невнятно совершенно.
Начнем с инструкции.
Вот я с пятой попытки поняла только, как правильно надо поставить шестеренки и заклепки с рисунка 1.
А вот ногу я поставила неправильно, и поняла это только спустя пунктов пять.
Просункть ногу в узкое отверстие, подцепить штырек и при этом ничего не сломать. Вы серьезно? Я сломала себе мозг и два ногтя! Ребенок шести лет этого не осилит- у него и то и другое не в таком прокачанном состоянии, как у меня!
Дальше схема всё чудесатее и чудесатее.
Потом, когда поржав над моими мучениями, муж меня отогнал от запчастей и сел колупаться сам, - уже пришла моя пора над ним ржать. С горем пополам мы(взрослые. ) все-таки осилили эту конструкцию.
Самый огонь - это держать робота, зажимать, не отпуская, кнопку на ноге, и соединять одновременно микро-контакты двух проводов. После чего он прямо в руках начинает биться как припадочный. Не отпуская кнопку на ноге. Вы серьезно. А соединять провода зубами? Ушами? Силой мысли?
У робота есть возможность ходить (бесконтрольно подпрыгивая и дрыгаясь всем телом, словно от какой-то болезни), танцевать и кувыркаться. Но чтобы переключить эти режимы, надо робота разбирать, вынимать изнутри стержень, выколупывать штырьки, которые намертво загнаны внутрь и т. д.
К сожалению, мы так и не смогли увидеть, как робот танцует или кувыркается, потому что через 3-5 секунд рваных движений один из проводов в месте припоя (припайки? Как правильно?) отвалился. Да, все провода проходят поверх тела робота! Поэтому остаться работоспособным ему совсем непросто в этом жестоком мире.
Как результат:
- уставшие родители,
- зарёванные дети,
- неработающий робот.
Семейные праздники предполагают семейные игрушки, и с одной из них я вас познакомлю сегодня. Робот-акробат:
Игрушка принадлежит все тому же бренду со штаб-квартирой в Китае, который адаптирует за умеренные деньги западные идеи, что было видно в нашем (за час до нового Шерлока не могу не сказать) «Расследовании»!
Они же производят, например, 14 в 1 и им подобные конструкторы.
Конструктор же, который достался мне на этих праздниках — 1 в 1, однако с тремя разными функциями. Коротко и по порядку.
Внутри коробки достаточно простой набор запчастей, где:
- Корпус — 2 части
- Ступни — 2
- Заклепки — 3
- Ноги, соединенные проводами — 2
- Бедро, в которое вмонтирован мотор — 1
- Руки, уже соединенные — 1 пара
- Голова — 1
- Полоска пластика, которая именуется «сенсором», необходимая при движении
Работает все это в собранном виде от 2-х «пальчиковых» батареек и практически никак не управляется извне. Сердце робота — обычный моторчик, который и заставляет вращаться шестеренки.
Сборка начинается с нижних конечностей, конкретнее: с правой, и ее надо протолкнуть между шестеренок, закрепив с помощью специально выступающей части.
После этого одной из заклепок зафиксировать:
Положение имеет значение:
С левой ногой попроще, однако здесь понадобятся обе заклепки.
И опять же, важно, чтобы элементы соединялись в определенной последовательности.
Ноги, кроме всего прочего, скрывают и элементы питания, а также там располагается одна-единственная специфическая кнопка «вкл/вкл», которая блокирует батарейку.
Прежде чем собирать корпус, который насаживается с обеих сторон из двух половинок, нужно продеть «сенсор» через специальное отверстие в конечности.
И Акробата можно ставить. Остается дело за малым: накинуть руки, немного «протолкнуть» их до щелчка, закрепить с обеих сторон корпус и насадить голову.
Чтобы он не выглядел так «зловеще», его можно украсить специальными, идущими в комплекте наклеечками, добавив индивидуальности. В финале — вставляете батарейки, соединяете провода, и готово.
И мне довелось наблюдать первые из них. Самый «основной» режим ходьба, и должен отметить, что передвигается, несмотря на некоторую «развязность» весьма устойчиво и надежно. Руководить направлением можно, направляя его физически рукой или просто поворачивая.
В идеале должно бы выходить что-то вроде:
У меня он вставал не всегда, но довольно нетрудно помочь ему, и в целом, он готов «восстанавливаться». В процессе работы шестеренок, на мой взгляд, ничего опасного для взрослых рук нет. Возможно, я поставил его в нелегкие условия кафельной плитки. Вот тут ему явно скользко. В любом случае выглядит это забавно:
Вся «магия» в руках: они позволяют ему подниматься, создавая своеобразную точку опоры.
А вот — режим «Кувырок».
Для этого режима «сенсор» нужно заменить резинкой, но в комплекте ее нет. Нет в комплекте, кстати, и батареек.
Из минусов, которые я бы назвал, мне он кажется шумным. В остальном: забавная игрушка-конструктор с простым механизмом. Стоимость комплекта в Medgadgets 900 рублей.
Смешная игрушка-научный эксперимент. Смеялись всей семьей. Робот-акробат-инвалид, много фоток.
Приближался день рождения любимого племянника и я решила заранее озаботиться приобретением подарка. После долгих поисков в интернете наткнулась на озоне на сие чудо из коллекции "научный эксперимент". Роботом заинтересовалась и подумала, что это очень интересный и развивающий подарок для ребенка. Игрушка предназначена для детей от 6ти лет.
Сначала нужно собрать робота, производитель предлагает собирать с друзьями, так как вместе веселее. Собирал в итоге папа одаренного, вооружившись инструкцией. На сборку ушло примерно пол часа с характерными по этому поводу выражениями. Но, не испугавшись критики в свой адрес, робот просто так не собирался сдаваться. Наконец, после получасовых танцев с бубном робот-акробат соизволил предстать во всей красе.
Акробат выглядит точно также как на картинке(сфоткать не успела). Но вызвало недоумение, что все запчасти и шестеренки-проводки на виду. Вопрос: зачем, чтобы выпадали и мешались ребенку играть? Особенно порадовало предложение в инструкции обмотать провод вокруг бедра, но не возле движущихся частей, чтобы провод не застрял нигде, и как итог не мешал игре ребенка с роботом. А предусмотреть этот факт и спрятать провод под какой-нибудь крышечкой-броней не удосужились.
Когда наш акробат был собран, настало время вставить батарейки. Не успели это сделать, как наш засранец начал конвульсивно дергаться в руках, что аж потерял свою пустую голову, хорошо хоть не развалился. Голова почему-то открывается и внутри пустая полость, тоже не понятно зачем. Наверно детский тайник, чтобы конфетку спрятать или бусинку какую-нибудь. Дальше, кое-как справившись установив многострадальную голову обратно, решили включить игрушку на свой страх и риск. Ходит робот нормально, режим танца не совсем поняли: то ли ходит то ли дрыгается. Режим сальто тоже не совсем хорош: робот очень медленно делает кувырки, то рука задравшаяся мешает, то нога застрянет, то просто подняться не может и конвульсивно на последнем издыхании начинает дергать одной ногой. Не робот-акробат, а робот-инвалид какой-то. А зато какая реклама на этого инвалида: прям из штанов все выпрыгивают, когда доказывают какая это классная игрушка, даже видео есть.
Мне очень было стыдно, что подарила такое чудо, но зато посмеялись от души. Не знаю даже рекомендовать или нет. Наверно нет, никому не пожелаю такого сюрприза ребенку. Но ставлю две звездочки за то, что хоть посмеялись.
Эта статья - продолжение ранее опубликованных, в которых я писал о курсах и занятиях ребенка, занимающегося робототехникой.
Итак, ребенок прошел ряд предварительных обязательных курсов и готов к сборке своего первого робота. Еще раз отмечу, что речь идет о детях 7-12 лет, кому интересно направление робототехники и у них есть терпение и упорство в изучении этой сложной темы.
Как это понять? - думаю не секрет, что чем легче дается цель, тем она менее ценна. Так и здесь. Если, скажем ребенку просто купили готового робота, то его интерес поддерживается в течении 1-2 дней и далее интерес быстро падает и затем эта "бесполезная" игрушка будет пылиться где-нибудь на дальней полке, в лучшем случае. В худшем, - поломанную после очередного вандализма в обращении, ее выбросят на помойку.
По этой причине, все кто у меня занимается знают что прежде чем начать собирать робота нужно хорошо поработать, сдать несколько зачетных экзаменов по разным темам и лишь после этого у него появится возможность собрать собственного робота. Иногда я слышу из общения ребят с разных курсов, как они обсуждают, кто какой проходит курс и сколько еще впереди.
"Оооо, он еще схемы из базового набора собирает. ", "я уже на макетке сборку схем прохожу", "тебе еще пол-года заниматься, прежде чем ты робота будешь собирать".
Сборка первого робота - это курс, где ребята собирают своего первого робота. Да, они покупают набор и по окончанию сборки этот робот становится их собственностью. На заре развития детской робототехники я давал возможность собирать и программировать робота от центра, но в этом случае нет ответственности в нужной мере к деталям и аккуратности в процессе сборки. Очень показательно, когда у ребенка что-то идет не так, криво собирается, пайка плохо получается, где-то коротит питание, - он понимает, что он повреждает не чью-то вещь, а уже свою и старается этого не допустить. Практически все знают, у кого какие были ошибки, будь-то "поплыл" батареечный отсек из-за того, что перепутали плюс с минусом или у кого-то упал со стола робот и откололся кусок корпуса. Порою, они по доброму тролят кого нибудь, рассказывая как Вася или Петя перепутал полюса аккумулятора и из-за этого у него робот долго вонял горелым пластиком.
Читайте также: