Меню
ГлавнаяТехника

Первый робот паук своими руками. Четвероногий робот на базе 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 .

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.

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

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, 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

Все цены приведены по состоянию на 22.05.14.

Всем привет. Эта статья небольшой рассказ о том, как сделать робота своими руками . Почему именно рассказ, спросите вы? Всё из-за того, что для изготовления подобной поделки необходимо использовать значительный багаж знаний, который очень трудно изложить в одной статье. Мы пройдёмся по процессу сборки, заглянем одним глазом в программный код и в конечном счете оживим детище «силиконовой долины». Советую посмотреть видео, чтобы иметь представление о том, что в итоге должно получится.

Перед тем, как двигаться дальше прошу отметить следующее, что при изготовлении поделки использовался лазерный резак. От лазерного резака можно отказаться, обладая достаточным опытом работы руками. Точность выступает тем ключом, что поможет завершить проект успешно!

Шаг 1: Как это работает?

Робот имеет 4 ноги, с 3 сервоприводами на каждой из них, что позволяют ему перемещать конечности в 3-х степенях свободы. Он передвигается «ползучей походкой». Пусть она медленная, зато одна из самых плавных.

Для начала нужно научить робота двигаться вперед, назад, влево и вправо, затем добавить ультразвуковой датчик, что поможет обнаруживать препятствия/преграды, а после этого Bluetooth модуль, благодаря которому управление роботом выйдет на новый уровень.

Шаг 2: Необходимые детали

Скелет изготавливается из оргстекла толщиной 2 мм.

Электронная часть самоделки будет состоять из:

  • 12 сервоприводов;
  • arduino nano (можно заменить любой другой платой arduino);

  • Шилда для управления сервоприводами;
  • блока питания (в проекте использовался БП 5В 4А);

  • ультразвукового датчика;
  • hc 05 bluetooth модуля;

Для того, чтобы изготовить шилд понадобится:

  • монтажная плата (предпочтительно с общими линиями (шинами) питания и земли);
  • межплатные штыревые соединители — 30 шт;
  • гнезда на плату – 36 шт;

  • провода.

Инструменты :

  • Лазерный резак (или умелые руки);
  • Суперклей;
  • Термоклей.

Шаг 3: Скелет

Воспользуемся графической программой, чтобы начертить составные части скелета.

После этого в любой доступный способ вырезаем 30 деталей будущего робота.

Шаг 4: Сборка

После резки снимаем защитное бумажное покрытие с оргстекла.

Далее приступаем к сборке ног. Крепежные элементы встроенные в части скелета. Всё, что остаётся сделать — это соединить детали воедино. Соединение довольно плотное, но для большей надежности можно нанести по капле суперклея на элементы крепежа.

Затем нужно доработать сервоприводы (приклеить по винту напротив валов сервоприводов).

Этой доработкой мы сделаем робота более устойчивым. Доработку нужно выполнить только для 8 сервоприводов, остальные 4 будут крепиться непосредственно на тело.

Прикрепляем ноги к связующему элементу (изогнутая деталь), а его в свою очередь к сервоприводу на теле.

Шаг 5: Изготавливаем шилд

Изготовление платы довольно простое, если следовать представленным в шаге фотографиям.

Шаг 6: Электроника

Закрепим выводы сервоприводов на плате arduino. Выводы следует соединять в правильной последовательности, иначе ничего не будет работать!

Шаг 7: Программирование

Пришло время оживить Франкенштейна. Сначала загрузим программу legs_init и убедимся в том, что робот находится в таком положении, как на картинке. Далее загрузим quattro_test, чтобы проверить реагирует ли робот на базовые движения, такие как движение вперед, назад, влево и вправо.

ВАЖНО: Вам необходимо добавить дополнительную библиотеку в программную среду arduino IDE. Ссылка на библиотеку представлена ниже:

Робот должен сделать 5 шагов вперед, 5 шагов назад, повернутся влево на 90 градусов, повернутся вправо на 90 градусов. Если Франкенштейн делает всё правильно, мы двигаемся в верном направлении.

P . S : установите робота на чашку, как на стенд, чтобы каждый раз не выставлять его на первоначальную точку. Как только тесты показали нормальную работу робота, можем продолжать испытания, поставив его на землю/пол.

Шаг 8: Инверсная кинематика

Инверсная (обратная) кинематика – именно она в действительности и управляет роботом (если вам не интересна математическая сторона этого проекта и вы торопитесь закончить проект можете пропустить данный шаг, но знание того, что движет роботом всегда будут полезны).

Простыми словами инверсная кинематика или сокращенно ик – «часть» тригонометрических уравнений, что определяют положение острого конца ноги, угла каждого сервоприводи и т.д., что в итоге определяют пару предварительных установочных параметров. Для примера, длина каждого шага робота или высота на которой будет располагаться тело во время движения/покоя. Используя эти предопределенные параметры, система будет извлекать величину, на которую следует сдвинуть каждый сервопривод, для того чтобы управлять роботом при помощи задаваемых команд.

Всем Привет!

Год назад заинтересовался микроконтроллерами "arduino" и постройкой четырехногово робота-паука на Arduino Uno R3. Интерес возник после чтения различных статей, просмотра видео на портале youtube. Больше всего впечатлили роботы "PhantomX hexapod" и муравей "A-pod", которые переработал парень под ником Zenta (Коре Халворсен) . Первый его робот создан на сервомашинках "dynamixel AX-18" от компании "Robotis", а второй на сервомашинках "Hitec". Эти сервомашинки одни из дорогих. Создавать пробную модель, которую запланировал на базе этих машинок, мне будет не по силам. В качестве сервомашинок выбор пал на "Tunigy TGY-S9010" (13 кг.), заказал шилд dfrobot i/o expansio v 5.0, в дальнейшем будет установлен модуль bluetooth xbee, батарея 7,4v 5100mah, и SBEC на 20A сила тока при ходьбе будет скорее всего превышать 12А, поэтому заказал с запасом. После просмотра множества картинок и фото, я решил создать робота по своему дизайну. Сделал эскизы. Эти рисунки перенес в чертежи, делал в компасе, что то в солидворксе.

Чертежи -

После выполнения чертежей создал примерную 3d модель. Анимация получилась корявая видео выкладывать не буду.

Все запчасти на робота заказывал на паркфлаере. Первая часть деталей пришла в течении 1,5 месяца, а последующие 2 посылки в общем пришли в течение 7-8 месяцев. Задержка в доставке была из-за сбоя в работе hobbyking и российской таможни. В углу слева на фото предварительная сборка робота.

Перечень деталей робота:

Пока ждал посылки из поднебесной, начал искать, где можно сделать лазерную резку. В качестве корпуса и соединения лапок выбрал оргстекло 4 мм, лапки акриловый лист 8 мм, так как площадь опоры будет больше. В фирме все детали обсчитали и озвучили огромную сумму. Нашел другую и заказал детали на фрезерном станке. После фрезеровки все детали обработал и отполировал в ручную.

Постепенно доделывал детали и собирал робота. Болтики имбусы м3, гайки колпачковые все нержавейка. На фото подготовка к сборке соединения сервомашинки корпуса и бедра.

Вот так выглядит в собранном виде -

Полностью лапка паука. Болтики имбусы крепления м2

Корпус, соединения бедра и лапки укреплены. Все трубки из телевизионной антенны. Контроллер установлен на нейлоновых стойках и прикручен нейлоновыми винтами. Под контроллером будет установлен аккумулятор ниже sbec 20A. Получилось все компактно и доступно. Высота от пола до нижней части 4 см.

Планировал вес до 1,5 кг, но получилось с аккумулятором 1,6 кг. На фото ниже вес без акб.

Общий вид. В ходе сборки выявились два недостатка - 1. лапы скользят, 2. соединения под сервомашинкой корпуса отгибаются. Решение второго недостатка есть. буду с другой стороны сервомашинки на станке фрезеровать планки из оргстекла, и через трубку на винты крепить. По первому сомнения либо резину на винты, либо жидкой резиной заливать кончики.

Еще фото -

Вид сверху -

После окончательной сборки осваиваю язык программирования. На сайтах много всяких готовых шаблонов и написанных программ. Я не программист и элементарные движения получается сделать например: пошевелить лапой или сдвинуть под определенный угол всю ногу, но вот не понимаю как описать цикл движения в ту или иную сторону. Более того сделать управление через блютус с компьютера.
Над программным кодом сейчас работаю.

Список ссылок на статьи и инструкции необходимые для сборки и настройки шестиногого робота паука Hexapod RKP-RCS-2013B-KIT

На этом изображении (см. Рис. 1) показан пример собранного шестиногого робота паука с установленным на верхней плате дополнительным оборудованием в виде модуля Bluetooth для беспроводного внешнего управления.

Набор для сборки шасси шестиногого робота паука RKP-RCS-2013B-KIT это мобильная платформа шестиногого робота повышенной проходимости и маневренности. Шасси разработано и предназначено для робототехнических проектов, обучения конструированию различных систем мехатроники и программированию, а также для разнообразных конструкторских хобби. Мобильная платформа шестиногого робота паука (RKP-RCS-2013B-KIT) имеет в составе поставки платформу предназначенную для установки различных датчиков и сенсоров, а также плат управления роботом и систем питания.
Hexapod RKP-RCS-2013B-KIT - это набор в виде конструктора для самостоятельной сборки паукообразного шестиногого робота. Все детали несущей рамы корпуса и шести конечностей робота паука изготовлены из прочного и легкого алюминия. Детали конструкции шасси шестиногого робота паука (Hexapod) уже имеют все просверленные и фрезерованные элементы конструкции.

В набор для самостоятельной сборки Хексапода входят все необходимые комплектующие для сборки непосредственно механической части робота паука: втулки, винты, элементы крепежа, блок выключателя, а также блок диодной защиты питания сервоконтроллера.

Гексапод - шестиногий робот паук может управляется при помощи беспроводного джойстика от PS2 или PS3 через модуль Bluetooth (в комплект поставки не входит, а приобретается отдельно) или с помощью программируемого контроллера Ардуино с разъемом USB. Через специальное компьютерное приложение для программирования сервоконтроллера можно настраивать ползунками команды установленных в ноги робота сервоприводов и изменять скорость срабатывания каждого из них.

Плата сервоконтроллера Servo Controller Board 32 Channel USB (RKP-SCB-32C) приобретается отдельно.

Сервоконтроллер для робота паука Arduino RKP-SCB-32C имеет возможность подключения дополнительных компонентов для Arduino. ()

Для передвижения всех шести ног робот паук использует 18 микро сервомоторов, которые также приобретаются отдельно. Например, рулевая машинка класса суб-микро 9 Gram TowerPro SG90 Micro Servo (TPSG90S) или аналогичная по параметрам и размерам.

В комплект конструктора для самостоятельной сборки робота паука RKP-RCS-2013B-KIT входит:
- Комплект алюминиевых запчастей черного цвета для сборки корпуса робота паука.
- Комплект механических захватов ("жвала" робота паука). Устанавливается опционально. Для работы захватов необходимо установить 2 дополнительные рулевые машинки.
- Комплект болтов, шурупов, гаек, шайб, переходников, латунных втулок и стоек.
- Электронные компоненты для сборки: провода для подачи питания к включателю, диодный мост для питания сервоконтроллера и плат управления, выключатель для подачи питания на управляющий блок.

Для окончательной сборки и настройки робота паука необходимы следующие комплектующие (приобретаются отдельно):
- 18 сервоприводов класса суб-микро
- USB servocontroller на 32 сервопривода RKP-SCB-32C
- Беспроводной приемник управления команд получаемых от оператора (при необходимости)
- Беспроводной джойстик PS2 Wireless Gamepad V2.0 for Arduino (при необходимости)
- Аккумулятор Li-Po (2S) 7,4V
-

Представляем простой мини проект на Ардуино для начинающих — Робот паук с управлением от ИК пульта. Для изготовления данного робота своими руками потребуется минимум деталей и инструментов. В статье вы сможете узнать список необходимых материалов и инструментов для его изготовления, также мы разместили подробную инструкцию со схемами сборки, чертежи деталей и готовый скетч.

Видео. Робот паук на пульте управления

Основание робота состоит из двух фанерок, склеенных термопистолетом, лапы паука выполнены из стальной проволоки диаметром 2мм. Для приема сигнала от пульта ДУ используется IR приемник, для движения используются три сервомотора. Питание осуществляется от батарейки «Крона» 9V. В данном примере используется микроконтроллер Robotdyn UNO , но можно использовать любую плату Arduino.

Робот паук на Ардуино своими руками

Для этого проекта нам потребуется:

  • плата Arduino UNO;
  • ИК приемник;
  • любой пульт ДУ;
  • фанера толщиной 3 — 4 мм;
  • проволока диаметром 1,5 — 2 мм;
  • три сервопривода;
  • батарейка на 9 В;
  • провода и изолента.

Все необходимые материалы, вы видите на фото выше. Кроме того, потребуется ряд инструментов: пассатижи для резки и сгибания проволоки, ножовка или лобзик по дереву для вырезания фанеры, термопистолет для скрепления деталей, клей для склеивания сервоприводов, канцелярский нож и паяльник. Также мы использовали дюбеля для лапок паука, которые защищают стол от царапин и снижают шум.

На следующем фото вы можете увидеть конструкцию с обратной стороны, с указанием размеров дощечек из фанеры. Для удобства подключения сервоприводов к Ардуино , все плюсовые провода (они красного цвета) мы спаяли вместе, также мы соединили и провода, идущие к GND от сервоприводов (они коричневого цвета). К проводам для управления сервомоторами (желтого цвета) мы припаяли провод с контактом.


Фото. Устройство робота паука с управлением от IR пульта

Трехпиновые разъемы от сервоприводов мы отрезали, один из них используется для подключения IR приемника к Ардуино. Дощечки из фанеры склеиваются между собой при помощи термопистолета, который обеспечивает надежное крепление, при этом не требуется долго ждать — пластмасса затвердевает в течении нескольких минут. Сервоприводы и разъем для IR приемника можно приклеить к корпусу клеем.

Самым сложным этапом в проекте можно считать изготовление лап паука из проволоки. Требуется точность при их сгибании и точная настройка, в зависимости от расположения центра тяжести робота. Если лапы сделать неточно, то робот может заваливаться и падать в ту или иную сторону при ходьбе. Батарейку для питания можно положить сверху или прикрепить снизу к фанерке на двухсторонний скотч.

Сборка робота паука на ИК управлении

Скачать бесплатно проект

1. выпиливаем две дощечки необходимого размера

2. склеиваем дощечки между собой термопистолетом

3. срезаем с сервоприводов провода с разъемами

4. склеиваем между собой три сервопривода

5. спаиваем между собой провода от сервоприводов

6. припаиваем к одному разъему провода с контактами

5. приклеиваем сервоприводы к корпусу робота

6. приклеиваем к корпусу разъем для IR приемника

7. отрезаем стальную проволоку необходимой длины

8. загибаем проволоку для лап согласно чертежу

9. приклеиваем к лапам рычаги от сервомашинок

10. подбираем для своего пульта IR приемник

11. указываем команды от пульта в файле ir_command_codes.h

12. собираем робота паука с Arduino UNO

13. тестируем робота паука + ИК управление


Любые вопросы по изготовлению и настройке данного проекта вы можете задать в комментариях к этой записи или на нашем канале YouTube в комментариях под видеороликом к мини проекту «Arduino робот паук + ИК управление».

Также часто читают: