Плата... Марсоход!

Нет, ну надо же! Я был уверен, что довольно хорошо разбираюсь в робоконтроллерах. Много читал про линейку Arduino, изучал Orangutan'ы, пытался спаять MRC-28, завидовал контроллерам МК, ну и в конечном итоге приобрел плату Freeduino - и собираюсь использовать в своем марсоходе.

На всякий случай напомню - робоконтроллеры представляют собой программируемые электронные платы с удобными разъемами для подключения внешних устройств (датчиков, моторов, LED-дисплея и так далее). Чаще всего центральной частью робоконтроллеров является микроконтроллер.

И вот, представьте мое изумление, когда я совершенно случайно наткнулся на сайт о плате "Марсоход", это ни что иное, как миниатюрный робоконтроллер на основе ПЛИС (CPLD). Странное название, однако сама плата хороша. Кстати, название плата получила в честь первого проекта, реализованного на ее основе (см. фото справа).

Созданная в нашей стране, плата уже вполне доступна по цене (1000 рублей), и имеет неплохую аудиторию. Самое главное, для этой платы существует большое количество качественной документации, и на её основе создано множество интересных проектов. Вся эта информация доступна на сайте платы.

Особенно меня впечатлила модель фуникулера. Ознакомьтесь обязательно! На мой взгляд, задумка прекрасная. Мои дети будут гарантированно в восторге (обязательно постараюсь соорудить что-то подобное на основе Freeduino).

В общем, создателям платы желаю всяческих успехов. Молодцы!

P.S. Вот еще полезная ссылка с хабра напоследок: Плата "Марсоход" в сравнении с Arduino.

Марсоход: выбор комплектующих

Заработал я немного лишних денег, и решил вернуться к проекту создания марсохода. Если вдруг кто не знал или забыл, вкратце освещу историю этого проекта...
Итак, когда-то давным давно СССР успешно приземлило на Марс спускаемый модуль космического аппарата Марс-3. Связь с модулем прервалась через несколько секунд, скорее всего из-за воздействия марсианской пылевой бури. Для нас важно, что в составе этого спускаемого аппарата (задолго до Spirit'а и Opportunity) на Марсе оказался также и первый в мире достигший поверхности планеты марсоход, скромно называемый ПРОП-М (ПРибор Оценки Проходимости - Марс). Собственно, примерную копию именно этого марсохода я вознамерился создать.
Изготовив корпус, приобретя КПК ("мозг" робота) и довольно хорошо спроектировав программную часть будущего марсохода, я пока еще не обзавелся, на самом деле, всеми необходимыми комплектующими. И благодаря "экстра" деньгам, мне-таки удалось эту проблему решить, по большей части. В этом сообщении я постараюсь изложить соображения, которыми я руководствовался при выборе комплектующих, а также осветить современные возможности по приобретению этих компонентов.

Расчет веса робота

Прежде всего, хочется напомнить читателям, что марсоход использует очень необычный способ передвижения - лыжно-шагающий. Лыжи движутся синхронно - в одну сторону при движении вперед/назад, в разные стороны - при разворотах. Поэтому, каждой лыже нужен отдельный мотор.

Однако, важно отметить тот факт, что благодаря необычному шасси, марсоходу придется поднимать собственный корпус на высоту около 5-10 сантиметров над землей. Поэтому, чтобы определиться с используемыми моторами, совершенно необходимо правильно рассчитать будущий максимальный вес аппарата.
Основная нагрузка марсохода - это сами моторы и аккумуляторы, необходимые для их питания. В настоящем ПРОП-М аккумуляторов не было, поскольку питание подавалось по проводам. Однако, проводной робот кажется мне не слишком интересной целью. Поэтому, в нашем проекте аккумуляторы будут.
Кроме аккумуляторов и моторов, львиную долю веса робота составляет наш самодельный корпус из оцинкованного железа. Также, нельзя забывать и об электронике - КПК и микроконтроллере, и некотором минимальном наборе дополнительных датчиков, которые нередко помогают диагностировать неисправности в таком вот, "слепом", роботе.
Общие сведения о предполагаемых (или точных, если компонент уже выбран/изготовлен) весах каждой из комплектующих будущего робота я представил в виде таблицы:

Компонента	Вес (г.)
Корпус	1000
Моторы и редукторы (пока неизвестные)	300-400 x 2
Аккумулятор (пока неизвестные)	500-600
КПК Palm m105	124
Батарейки Duracell для КПК	11.5 x 2
Микроконтроллер/робоконтроллер	20-50
Дополнительные датчики	100
Провода, крепления, изоляторы	100
Итого	~2800

Как видно из таблицы, робот будет весить, максимально, около 3 кг.

Выбор моторов

Давайте попробуем рассчитать, какие минимальные параметры должны иметь моторы, чтобы беспрепятственно поднимать 3 килограмма массы? Устройство лыжно-шагающего шасси подразумевает использование рычага, т.е. точка приложения силы находится на некотором расстоянии от вала двигателя.
Если измерить это расстояние на существующем шасси, получим значение 5,5 см.
Таким образом, нам нужно выбрать моторы, суммарный крутящий момент которых больше либо равен 3*5,5 кг*см, т.е. 16,5 кг*см, по 8,25 кг*см каждый мотор. В пересчете на Н*м, получаем значение 0,81 Н*м.
Примечание: В англоязычной литературе крутящий момент обозначается как torque.

Между прочим, спасибо за подсказку по физике Виталию Клебану, ведущему блога Искусственный интеллект и робототехника, а то я сам школьный курс совершенно забыл (благо, через пару лет мои дети уже в школу пойдут). Если у вас, вдруг, тоже проблемы с физикой, загляните на сайт с учебником по физике PhysBook.

К моторам также есть несколько требований иного рода:

• Корпус имеет высоту 4 сантиметра, поэтому выезжать за эту высоту нельзя ни мотору, ни редуктору.
• Номинальное напряжение мотора не должно быть выше 12В, а потребляемый на холостом ходу ток - не более 0,5А, т.к. иначе довольно сложно найти приемлемый по весу, размеру и цене аккумулятор достаточной емкости.
• Желательно, чтобы с помощью редуктора, число оборотов в минуту было снижено до 30, максимум 60-90. Иначе, подозреваю, появятся удары лыжами о грунт.

Требуемый крутящий момент очень сильно сужает круг подходящих моторчиков. Где же найти такой?
Первым делом, я тщательно исследовал интернет-магазины радиолюбителей и моделистов, и обнаружил, что большинство имеющихся изделий характеризуются крутящим моментом всего лишь 0,01-0,5 кг*см.
Единственный найденный мною приемлемый вариант - это мотор от фирмы Pololu, причем наиболее мощный (и дорогой) в линейке - Metal Gearmotor 37Dx57L mm, с редуктором 122:1, номиналом в 12В и крутящим моментом 18 кг*см. Цена такого мотора - около 990 рублей, с доставкой получается больше 2000 рублей за два мотора.
Поскольку номинал мотора совпал с номиналом напряжения автомобильного аккумулятора, отсюда несложно предугадать следующее место поиска.
Моторы от стеклоочистителя, стеклоподъемника, моторы регуляции фар, мотор насоса омывателя стекла, и др. - в автомобиле этих моторов очень много. Однако, здесь нас тоже ждет немало препятствий.
Дело в том, что большинство из этих моторов довольно специфичны. Например, моторы омывателей стекол рассчитаны на кратковременное включение (чаще всего не более 10 с., с периодичностью не менее 60 с.), и ориентированы для кручения только в одну сторону.
Последнее место, которое я посетил - это аукцион Молоток, раздел Электродвигатели. Однако, моторчики там нередко продают по одному, да и мощные минимоторы не слишком распространены.
В конечном итоге, именно на Молотке нашел подходящие мотор-редукторы, с крутящим моментом 13,5 кг*см, выдающие 60 оборотов в минуту, и имеющие номинал 12В. Купил две штуки (+ доставка по почте) за 1750 рублей.
Шли они долго, почта России как это периодически бывает - сглючила. Но наконец-то пришли:

Кстати, вес купленных мной мотор-редукторов - 96 г. каждый. А значит, из рассчетных 2800 г. веса марсоходика, можно смело вычитать аж целых 600 г...

Выбор источника питания

Выбрав используемый мотор, пора переходить к аккумуляторам. Выбор аккумулятора довольно прост:

• лучше всего использовать литий-ионные или литий-полимерные аккумуляторы: они очень легкие и надежные, и кстати именно литий-ионные аккумуляторы используются в современных марсоходах
• напряжение аккумулятора должно максимально соответствовать номинальному напряжению мотора, а лучше - быть немного выше: при разрядке аккумулятора, напряжение на его выводах постепенно падает
• необходимая емкость аккумулятора рассчитывается исходя из потребления тока мотором (эта величина, как правило, указана в спецификации), и желаемого количества часов возможности непрерывного передвижения робота

Для начала вспомним, где в быту встречаются аккумуляторы желаемого типа (Li-Ion). Думаю, всем первым делом пришли на ум аккумуляторы из мобильных телефонов и коммуникаторов/КПК, ведь простенький мобильник можно купить очень дешево, а у многих дома старые телефоны бесплатно валяются...
Однако, 90% аккумуляторов от сотовых телефонов имеют выходное напряжение 3,6В, что конечно слишком мало и для марсохода не подходит.
Еще обязательно нужно обратить внимание на аккумуляторы для ноутбуков. Чаще всего они выдают 11,1-14,4В, при этом имея порядочную емкость. Жаль, но ноутбука с рабочей батарейкой у меня пока нет...
Поискав в Google фразу "аккумулятор 14.4V", я обнаружил, что подходящие аккумуляторы присутствуют также в шуруповертах. Однако, здесь имеем проблему с габаритами, в 4см высоты корпуса аккумулятор от шуруповерта явно не влезет...
В быту - сплошные неудачи! Что же, может быть, повезет в интернет-магазинах.
Но и в интернет-магазинах, аккумуляторы Li-Ion или Li-Pol с номиналом напряжения 14,4В найти непросто. Зато свинцовые, с номиналом 12В - встречаются довольно часто, к тому же стоят значительно дешевле. Думаю, для большинства робототехнических целей свинцовые аккумуляторы вполне достаточны. И несмотря на их немаленький вес, в марсоход они вполне влезают - и по габаритам, и по весу.
Кроме собственно аккумулятора, требуется еще зарядное устройство, чтобы этот аккумулятор заряжать.
Конкретные аккумулятор и зарядное устройство я решил приобрести немного попозже.
Кстати, еще один классный источник аккумуляторов - UPSы. Стоит самый простой UPS около тысячи рублей, а это на самом деле очень дешево, поскольку в нем есть и сам аккумулятор (да еще какой, как правило от 7Ач!!), и зарядное устройство к нему. Проблема у этого решения тоже, конечно, имеется. Средний аккумулятор от UPS-а весит килограмма 2, не меньше. Да подходящие габариты найти непросто, если вообще реально... А вот для каких-то других проектов, особенно на колесной базе, вполне может подойти.
Помимо аккумулятора, для него нужно запастись зарядным устройством, так что на самом деле задача немного усложняется.
В итоге, аккумулятор пока не куплен, ищу какие-то более дешевые варианты.

Выбор микроконтроллера

Еще в начале проекта, я выбрал в качестве "мозгов" будущего робота Palm КПК. Во-многом из-за того, что вдобавок к хорошим возможностям программирования, монохромные батареечные КПК Palm имеют огромный ресурс безостановочной работы - около 40 часов.

Однако, между КПК и непосредственно внешними устройствами, совершенно необходимо промежуточное звено. Дело в том, что старенький Palm оснащен ИК- и COM-портами, и более ничем. Управлять с него двигателями напрямую - просто не получится.
Довольно стандартное решение в этом случае - использование микроконтроллера, например AVR, в связке с очень популярным драйвером двигателей L293D и микросхемой MAX232, использующейся для преобразования TTL-логики к логике компьютерного COM-порта (именно компьютерный вариант используется и на КПК Palm).
Можно даже немного облегчить себе задачу, поскольку подобные связки сейчас можно найти в виде готового решения. Конечно, я имею в виду контроллеры Arduino и все совместимые с ними.
Как выяснилось, сейчас довольно легко приобрести такие контроллеры, что я и сделал, заказав на сайте Freeduino.Ru контроллер Freeduino MaxSerial (кстати он уже пришел). Его вес 30 г., габариты более чем скромные, и с помощью обычного кабеля синхронизации Palm он спокойно подключается к КПК.

Что же, с основными компонентами, похоже, успешно разобрались. Датчики я предпочел оставить "на потом", ограничившись пока лишь механическими контактными бамперами.
Основные компоненты куплены и уже доставлены, так что по-тихоньку буду доделывать механику, что для меня, конечно, довольно сложный момент, но бум стараться. В общем, до встреч!

Робот и микроконтроллер. COM-порт

Микроконтроллеры, при всей моей к ним нелюбви, все-таки могут пригодиться при конструировании робота. В частности, для организации связки КПК, или даже компьютера, с внешними устройствами.

Такая связка, как правило, производится через COM-порт. Все, кто с этим когда-либо связывался, наверняка знают, что у COM-порта компьютера, и у UART микроконтроллера - разные уровни сигналов логических "0" и "1". Для их согласования используют микросхему MAX232, или ее аналоги. У меня в городе микросхем продается крайне мало, да и лишней пайки всегда стараюсь избежать - поэтому я сразу же пошел по альтернативному пути. А именно, использовал для согласования дата-кабель от мобильного телефона.

После недолгих поисков оказалось, что у меня есть только лишь дата-кабель от телефона Fly SL200. К разъему этого телефона напрямую подцепиться просто невозможно, т.к. расстояние между контактами там меньше миллиметра. Отрезать разъем тоже не хотелось - телефон-то рабочий, и его иногда синхронизировать не помешает. Пришлось подпаиваться. Результат очень порадовал, поэтому размещаю фоторепортаж с места событий.

Итак, вот что у нас есть вначале:

Ясно, что внутри компьютерного разъема запаян MAX232 или его подобие. Я даже проверять не стал, тем более вычитал этот факт из документации в интернете. Подпаиваться же надо ко второму разъему - телефонному. С помощью тонкой отвертки поддел защелки на разъеме и снял его крышку. Внутри обнаружилось 4 очень аккуратно подпаянных проводка. Мне такой пайки не повторить:

Путем поиска в интернете удалось обнаружить, что два проводка посередине - это как раз нужные мне TxD и RxD. К одному подпаялся прямо на разъеме, а ко второму - на небольшом отдалении, зачистив изоляцию на проводке:

Затем, с помощью маленьких пассатижей, я завязал узлом подпаянные провода - чтобы они не боялись дерганий, и ножом вырезал выемку в пластиковом крепеже для приходящих в разъем проводов:

Закрыл крышку, получилась вот такая вот красота:

Теперь кабелем можно пользоваться как для синхронизации телефона, так и для связи компьютера или КПК с микроконтроллером. Осталось немногое - прикрепить к концу выведенного нами двухжильного провода какой-нибудь разъем, с помощью которого этот провод можно было бы легко подключать к плате микроконтроллера. Я сделал просто, отрезав этот разъем от старенького блока питания. Скрутил провода и пропаял их немного, вот что получилось:

На плату микроконтроллера потребуется лишь припаять простенькую вилку, ее можно или купить, или проще - выпаять из старой, или сгоревшей, материнской платы, такого счастья там целый вагон:

Думаю, данный рецепт вполне подойдет и для большинства других дата-кабелей. Главное, проверить, что кабель для подключения к COM-порту использует сигналы ttl-логики со стороны разъема телефона.

Напоминаю: нулю в TTL-логике соответствует напряжение до 0,4В, единице от 2,5В. В то же время в стандарте RS232 ноль - это от +5В до +15В, единица - от -15В до -5В, причем от -5В до +5В считается неопределённым состоянием.

Программирование COM-порта, как со стороны КПК/компьютера, так и со стороны микроконтроллера, обсудим в следующий раз. До скорых встреч!

Новое и старое в робототехнике

nVidia аннонсировала выход новой материнской платы Ion, умещающейся на ладоне. На такой штуковине вполне может крутиться Windows Vista, и, как они утверждают, должны пойти даже игрушки вроде SOD 4. В общем, по производительности платка супер. Как и по миниатюризации. Вскорости будут выпущены нетбуки на ее основе.

Все больше и больше возникает альтернатив миниатюрным материнским платам компании VIA. И это не может не радовать, поскольку у VIA уж слишком блоки питания дорогие... :) А конкуренция рождает удешевление.

В частности, упомяну еще, например, про плату форм-фактора mini-ITX (17х17 см) от компании ZOTAC - nForce 630i-ITX. Весьма даже мощная, чуть ли не игровая плата. И вместе с тем - миниатюрная.

Мощнейшие платы, современнейшее оборудование, и только мы, гордо именующие себя любителями, все еще паяем микроконтроллеры, или даже обычных бимов! Не слишком смешно конечно, но что же делать, если более мощные технологии часто недоступны по финансовым соображениям...

Между прочим, пока искал даташиты для своих ATmega16, наткнулся на классную статью про изготовление автомобильной сигнализации своими силами. Действительно, трудозатраты совсем небольшие, одна схемка на микроконтроллере, один старенький сотовый телефон. И по мелочам: сирена, концевые выключатели, кнопка, светодиод... А по возможностям такую систему вполне можно сравнить с современными серьезными сигнализациями, которые стоят ой каких денег! Вот вам, кстати, и толковое применение робототехнического хобби...

Интернет о роботах. Контроллеры МК

Хорошие сайты про роботы, безусловно, появляются. Причем, достаточно часто. Жаль, что робототехникой интересуется не так уж много народу. Банальный пример: на форуме моего родного города, хотя и живет там всего лишь 250 тысяч человек, статистика превышает статистику крупнейшего и лучшего робототехнического форума страны - в 10 раз! Почти всем пунктам.

С другой стороны, статистика посещаемости сайта, например, Самодельный робот - стабильно растет, хотя при этом сайт почти не обновляется, и уже давно на первых местах в Гугле и Яндексе по всем нужным запросам. В начале года на сайт ходило порядка 2000 уникальных посетителей в месяц, а сейчас - уже 7000. И каждый месяц идет прибавка в 500 человек...

Дак вот, упомяну некоторые сайты, которые в последнее время были добавлены в мой робототехнический каталог.

Прежде всего, речь пойдет об очень интересном блоге - Androidov.Net. Его владелец - программист, который работает в том самом знаменитом ЗАО "Андроидные роботы", Константин Ковшенин. Поскольку компания профессионально занимается и созданием собственных, и дистрибьюцией зарубежных моделей андроидных роботов, то Константин имеет ко всем этим роботам самый настоящий доступ, и размещает материалы о них "из первых рук". Конечно, вроде бы как, андроиды - это слишком сложно для наколенного домашнего изготовления. Не спорю. Я бы даже сказал - нереально. Однако, отдельные решения могут использоваться и любителями.

Например, контроллеры серии МК (МК-65, МК-66, МК-67), на основе которых сделаны все роботы фирмы. Это серьезные контроллеры для роботов, которые позволяют управлять широкой гаммой внешних устройств, обеспечивают серьезную производительность, и хорошую надежность. Для программирования этих контроллеров разработан соответствующий язык, и создана документация. В том числе, примеры программирования контроллеров имеются и в блоге Константина.

Стоимость контроллеров - очень даже приемлимая. У нас в стране Arduino стоит чуть ли не дороже, а ведь Ардуино, по сравнению с контроллерами МК - это детская игрушка! Судите сами, описание и цена на МК-65/МК-66 представлены на сайте ЗАО "Андроидные роботы". Там же, если интересно, можно скачать инструкции по программированию этих контроллеров.

Кроме роботов AR, Константин также пишет и о Robotics Studio, и о различных соревнованиях, выставках, освещает новости компании и робототехнического мира вообще, и т.д. Я очень рад, что в категории робототехнических блогов появились достойные новички!

И еще один блог, о котором хотелось рассказать сегодня - это блог Easy Electronics. Очень грамотный блог по электронике. Приемы пайки, выбор инструмента для работы, создание печатных плат, программирование AVR, и многое другое. Иногда автор пишет о собственных коммерческих задачах, что придает блогу особенную серьезность, поскольку демонстрируются способы зарабатывания реальных денег.

Пара самодельных роботов

Хочу представить парочку ссылок на самодельных роботов, ссылки не новые, но просто никак до этого не удавалось их показать...

Перед этим, между прочим, хочется сказать большое спасибо человеку под ником AMuHb, за разработку нового дизайна для сайта о моем первом роботе. Абсолютно бесплатную и, как мне кажется, очень удачную разработку. Спасибо! :)

Дак вот, вернемся к роботам. На форуме Winglion'а я обнаружил крайне интересную ветку про изготовление робота на основе вай-фай точки доступа. Идея примерно такая же, как и в случае изготовления робота на основе Wiimote, т.е. робот управляется компьютером через вайфай.

Однако, возможности вай-фай точки доступа, как оказалось, намного шире. В частности, у нее присутствуют абсолютно стандартные порты USB и COM, благодаря чему ее не только можно поставить на колеса, но можно даже присоединить к ней вебкамеру. Еще точку доступа можно прошить linux'ом в минимальной конфигурации, и придать роботу некоторую минимальную самостоятельность даже при отсутствии Wi-Fi сигнала. В общем, читайте сами. Мне лично идея понравилась чрезвычайно.

И еще, в блоге Виталия Клебана обнаружилось описание робота под названием kipmandroid, изготовленного Василием Костровым, знакомым Виталия. Видео, фотки. Полезно посмотреть, и вдохновиться на создание такого же или даже лучше :)

Автономные роботы. Генераторы

Питание робота - всегда очень актуальный вопрос. К примеру, мой первый робот имел из-за необходимости питания и моторов, и ноутбука - проблемы с лишним весом :) Я неверно выбрал шасси, и робот стонал и прогибался под тяжестью навешенных на него устройств. Поэтому пришлось поставить туда лишь один аккумулятор, который очень быстро сдыхал...

В любом случае, идеальный робот-помощник, это тот, которого не заботят проблемы с питанием и который их умеет решать. Хотя бы - подъезжать к розетке и пищать - мол, "Подзарядите меня!". А лучше всего - добывать эту энергию самостоятельно. Особенно, если робот работает на природе - например, является газонокосильщиком, или роботом-кладоискателем.

Поэтому, в этом сообщении я постараюсь описать интересные генераторы, которые могут использоваться в роботах.

Во-первых, упомяну ветрогенератор. Инструкцию по строительству ветрогенератора можно найти, к примеру, на всеми любимом Instructables. Там же есть еще одна очень интересная инструкция про то, как создать ветрогенератор из старого сканера. В основном ветрогенераторы используют в стационарном виде, однако не вижу проблем с размещением турбины и непосредственно на роботе. Конечно, внизу ветра поменьше, да и не всегда есть, но как не основной источник энергии - вполне подойдет. Весьма актуально, как я уже не раз писал - на Марсе, когда песчаные бури закрывают марсоходы от Солнца.

Классика генераторов энергии - солнечные батареи. Тема замыленная и давно раскрытая, поэтому упомяну ее только как пункт. Подробнее можно посмотреть, к примеру, в моей статье про BEAM-роботы.

Теперь - более интересное. Виброгенератор - это генератор, который получает электрическую энергию из вибраций прилежащих к нему материалов. Очень актуально - на крупном производстве, где внутри цехов и гул, и вибрация - там этот генератор разгуляется на славу. Принцип действия следующий: внутри генератора расположена некая свободно подвешенная инерционная масса (например, тоненькая силиконовая пластинка), колебания которой преобразуются в электрическую энергию одним из двух способов: либо пьезоэлектрическим, либо электромагнитным. А в движение пластинка приводится воздействием внешних вибраций любого типа - в простейшем случае источником электроэнергии может выступать даже громкий звук. Подробности можно посмотреть на официальном сайте проекта VIBES (аббр. от Vibration Energy Scavenging).

Еще пьезоэффект используется в одежде нового поколения, которая описана в статье на RoboNews, и позволяет буквально на ходу подзаряжать батарейки от плеера, или мобильного телефона...

Наконец, можно использовать и обычный переносной генератор, подзаряжая робота, если он вдруг разрядился... В походных условиях - достаточно полезная вещь :)

Как научить робота чувствовать

Наткнулся тут на сайте Instructables на интереснейшую заметку про создание сенсоров, реагирующих на изгиб, и сделанных в виде тряпичных полосок. Чрезвычайно полезная вещь - она может использоваться как для каких-то простейших домашних приспособлений, входящих в концепцию "умный дом", например, так и для того, чтобы научить роботов чувствовать, когда их кто-то или что-то начинает перегибать... Технология изготовления этих сенсоров очень проста, и детальнейшим образом описана на вышеупомянутом Instructables. А вот каковы они в действии (короткое видео, 11 секунд):

Кроме того, важно осязание. Во-первых, я уже писал как-то про сенсор, который может осязать на небольшом расстоянии - это разработка фирмы Intel. Конечно, в домашних условиях такую вещь сделать пока невозможно, но кто знает, может быть очень скоро ее можно будет купить... Так что, придется использовать что-то попроще.

Итак, для того, чтобы чувствовать прикосновения, нажим, удары - робот должен иметь чувствительную кожу. Здесь на помощь могут придти достаточно модные ныне тряпичные клавиатуры. Например, у меня есть одна, купил в свое время за 500 рублей для КПК Palm, в каком-то московском интернет-магазине. Вполне неплохо работает...

Кроме того, есть смешной, и скорее всего врядли применимый в роботах, но все же рецепт изготовления тачпада. Причем, к этому тачпаду прикручивали ноутбук, и он вполне нормально управлялся с мышкой. Все показано на видео:

P.S. На том же Instructables есть простенькая инструкция по изготовлению тряпичного USB-провода. Лично мне было очень интересно почитать :)

Простой самобалансирующий робот

Я уже неоднократно писал об изготовлении простеньких роботов, и в будущем планирую посвятить им целый раздел в готовящемся проекте "Лаборатория робототехника". Достаточно простой в изготовлении, но очень интересный, самобалансирующий робот, представлен на видео:

Данная конструкция не использует гироскопов, а управляется с помощью простейшего механического переключателя. Инструкции по созданию данного устройства представлены на сайте Instructables. Через некоторое время перевод этих инструкций, причем проверенный мною лично, с моими фотками и из моих материалов, появится на сайте "Лаборатория робототехника", о чем я своевременно расскажу...

Вообще, я подготовил целую небольшую коллекцию описаний создания простеньких роботов, с которых можно начать робототехническое творчество. К сожалению, пока не было времени перевести их все на русский (и попробовать сделать), со временем переводы будут, а пока предлагаю почитать тем, кто знает английский (впрочем, обычно картинок там больше, чем слов, так что...):

• Простейший робот - робот из остова зубной щетки и вибромоторчика от мобильника. Моя собственная статья (хотя не моя идея), первая в серии.
• Робот-жук - классика "первобытного" роботостроения, двухмоторный робот с усами, умеющий объезжать препятствия. Без использования электронных компонентов и микросхем, только механика!
• Крохотный BEAM на солнечной батарее - дешевый и простой в изготовлении робот, который использует солнечную батарею не только для сбора энергии, но также и в качестве светового датчика...
• Робот из мышки - умеет ездить на свет и объезжать препятствия. Здесь используется масса электронных компонентов - конденсаторы, резисторы, транзисторы, реле, специализированные микросхемы, и т.п. Кто не прочь попаять, и шарит в электронике - этот забавный зверек - для вас :)
• Робот из floppy-диска - знания английского для прочтения этой статьи потребуются, еще какие! Но зато, ненужный floppy-диск в итоге превратится в забавного робота...

Есть и другие заготовки, некоторые из них очень интересные. Подписывайтесь на блог, и Вы обязательно о них узнаете :)

Наборы для роботостроения. Конструкторы роботов

Набор для роботостроения - это платформа, которую может использовать робототехник для построения различных вариаций роботов. Самыми известными наборами на сегодняшний день являются, пожалуй, iRobot Create и Lego Mindstorms NXT.

iRobot Create - это оригинальная вариация всемирно известного робота-пылесоса iRobot Roomba, причем почти такая же дешевая. Даже внешний вид модели Create - в точности такой же. На самом деле, из румбы просто вытащили оборудование для пылесосенья, и добавили дополнительных разъемов для подключения разнообразных приборов и датчиков. Ну и, конечно, создали SDK для управления получившейся машинкой :) Стоимость изделия на сайте производителя колеблется от 130 до 300 долларов США (примерно от 3000 до 7000 рублей), в зависимости от входящих в комплект дополнительно подключаемых модулей. Подробнее о наборе можно прочитать на сайте фирмы iRobot.

iRobot Create всецело поддерживается Microsoft Robotics Studio, поэтому писать под него можно сколько угодно.

Кстати, насчет iRobot Roomba. Во-первых, про него есть один очень интересный англоязычный ресурс Hacking Roomba, там, кстати, можно найти и обзор модели Create, даже с описанием ее внутреннего устройства.

Во-вторых, про робота-пылесоса Roomba сочинили песню, о чем буквально несколько часов назад написал на сайте RoboNews: Новинки техники. Новости Hi-Tech.

Одним из популярных концепций конструкторов роботов является «универсальное шасси». Иными словами, набор содержит только материалы для сборки шасси, а управление им осуществляется популярными сторонними средствами. Например, эту идею реализовал PC-bot, о котором я уже рассказывал в сообщении Роботы и mini-ITX (поскольку PC-bot построен с использованием платформы mini-ITX). Кроме того, очень известный пример - это PPRK.

Другой набор для роботостроения, последовавший в направлении создания «универсального шасси» - ER-1 фирмы Evolution Robotics. Смысл заключается в создании тележки для ноутбука, и управлению с ноутбука этой тележкой. Не правда ли, очень похоже на мой первый самодельный робот? :) Компания Evolution Robotics, видимо, думала о возможностях робота на основе ноутбука точно также, как я. Помимо функций, которые элементарно реализуются с помощью компьютера - у этого набора больше, в общем-то, ничего и нету(кроме заоблачной цены - 7500$ =~ 180 тыс. руб. !!). Подробнее о ER-1 читайте на сайте Evolution Robotics.

Отдельный вопрос вызывает проблема покупки наборов для роботостроения здесь, в России. На мой взгляд, наиболее серьезным российским магазином, торгующим роботами, сейчас является Robotronic.Ru.

Правда, наборов для роботостроения у них, пока что, единицы.

Впрочем, конструкторов роботов можно купить и в других местах.

Lego Mindstorms NXT (подробнее о них - на российском сайте Mindstorms.Su) можно купить в магазине Lego-Go.

iRobot Create в России, судя по всему, пока редкость. Я его нашел лишь в одном подозрительном месте (причем, там он назван роботом-охранником, странно, не правда ли?).

В заключение хочу отметить, что я сам являюсь ярым сторонником конструкторов роботов. Это прекрасное решение для того, чтобы не заниматься «грязной работой», которая никому не нужна, и думать и действовать в направлении развития ИИ и робототехнических алгоритмов.

Простейший робот

Помните, Интернет пестрел сообщениями о технике изготовления робота из зубной щетки? Неделю назад собрал себе такого. Конечно, «робот» очень простой, но вместе с тем - забавный, потраченного на него времени (не более получаса), безусловно, стоит. Статья Простейший робот из зубной щетки стала первой статьей цикла «Простейшие роботы», который я планирую на своем будущем RobotLab.Ru поддерживать.

Фотки и видео в этой статье, кстати, мои собственные. Еще отмечу тот немаловажный факт, что мои дети были просто в восторге, когда я положил этого, своеобразного, жучка, на пол, и он начал по этому полу бегать...

Да, кстати, подготовил я идею для еще одного простейшего робота, на этот раз - ходильщика, и в ближайшее время его попытаюсь собрать. Уникальность этого робота будет состоять в том, что требуется ему для работы всего один моторчик, и никаких микросхем, да даже электронных компонентов - совершенно не используется. Ведь часто начинающие спотыкаются на том, что долго не могут подобрать два одинаковых мотора, или пару редких микросхем (другой очень частой ошибкой я считаю переоценку начинающими своих сил, и стремление сразу собрать сложный проект).

Таким образом, я планирую в своей будущей Лаборатории робототехника опубликовать небольшую коллекцию рецептов роботов, от простых до весьма сложных. Чтобы любой посетитель мог, зайдя в Лабораторию, выбрать себе проект по силам, и на самом деле воплотить его в жизнь!

Робот на основе компьютера: вариант мини

Выбор «мозга» для робота - один из важнейших этапов в его построении. Я уже неоднократно рассматривал различные варианты этого выбора:

1. Робот на базе обычного компьютера или ноутбука - наиболее хорошее решение с точки зрения программиста:
   • очень много документации
   • можно использовать стандартные порты ввода/вывода
   • прекрасные средства программирования, множество готовых библиотек
   • возможно подключение почти любых современных устройств и использование передовых технологий
   • максимальная производительность
   Однако, при проектировании робота на базе компьютера - предъявляются повышенные требования к грузоподъемности, и габаритам шасси.
   В случае использования не ноутбука, а обычной материнской платы, возникают дополнительные трудности с питанием. Потребляемая компьютером мощность питания очень высока, а значит - аккумуляторы для питания такого компьютера будут весить много, и стоить еще больше. Также, сложность представляет пайка блока питания, поскольку обычная материнская плата требует одновременного наличия напряжений питания +/-12В, +/-5В и +/-3.3В.
2. Робот на основе КПК: обладая хорошими возможностями программирования, приемлимой документированностью и средней производительностью, КПК имеет целых два огромнейших преимущества перед компьютером:
   • КПК очень компактны и редко весят больше 200 грамм.
   • КПК потребляют очень немного энергии, особенно при выключенном экране. Время их автономной работы без подзарядки в большинстве случаев более чем приемлимо для робота.
   Однако, и КПК не идеален. Трудности здесь возникают при попытке подключить к КПК внешние устройства. В большинстве случаев, для этого приходится использовать микроконтроллер и небольшую самопайную схему с парой промежуточных микросхем.
   Про создание робота на основе КПК я также упоминал в заметках Выбор КПК для робота, и Защищенный КПК своими руками.
3. Робот на основе микроконтроллера. Эту тему я стараюсь не затрагивать - слишком много минусов... Затруднена отладка, количество документации сравнительно очень невелико, производительность микроконтроллера - никакая... Значительным недостатком я считаю также необходимость много паять, мне кажется, робототехник должен быть сосредоточен на изысках в поведении робота, а не на пайке и отладке его схем.
4. Создание робота на основе простейших микросхем. Имеются в виду в основном BEAM роботы. Это еще более несерьезно, чем микроконтроллеры, однако достаточно привлекательно и полезно для новичков.

Есть, впрочем, и другие варианты. Например, такая экзотика, как робот на основе калькулятора.

Как видно из представленных выше пунктов, создание робота на основе обычного компьютера или ноутбука имеет всего лишь две неприятных особенности: большой вес/габариты, и высокое потребление электроэнергии (что приводит, опять же, к увеличению веса). Эти особенности, конечно же, вполне можно обойти.

Идеальным вариантом были бы специально созданные компьютеры, полностью совместимые с обычными, однако имеющие минимальные габариты, и оптимизированные на автономную работу от аккумуляторов.

И такие компьютеры уже существуют, или же могут быть созданы. Об этом я и хочу рассказать в сегодняшнем сообщении.

Во-первых, есть ведь промышленное производство компьютеров, где созданные продукты максимально оптимизированы под специализированное использование, и не содержат ненужных компонентов. Впрочем, робототехнику-любителю, бесспорно, заказать изготовление такого компьютера не по средствам :)

Более приемлимый вариант - использование новых бюджетных моделей ноутбуков. Речь идет о продуктах серии Asus Eee, например, Asus Eee PC 701 (изображен на картинке), стоимостью около 12 тыс. рублей.

Кроме того, я уже писал о материнских платах форм-фактора Mini-ITX от компании VIA. Эта же компания совсем недавно аннонсировала выпуск еще более компактной материнской платы, полностью совместимой с x86-компьютерами - Pico-ITX. Размеры платы - 10х7.2см, что более чем приемлимо для робота.

Помимо компании VIA, на рынок миникомпьютеров выходит, например, корпорация Gum Stix. Эти господа производят уж совсем крохотные компьютеры, умещающиеся в ладони, и достаточно приемлимые по цене (от 130$, ~3100 руб.). Правда, и возможности этих компьютеров весьма даже урезаны (в отличии от практически полноценных материнских плат VIA).

Так что, господа робототехники, все уже придумано до нас, были бы, как говорится, деньги :)

BEAM роботы

BEAM-роботы - это весьма примитивный вид роботов, логика работы которых полностью реализуется с помощью достаточно простых микросхем. Очень часто BEAM-робот только и умеет, что ездить на свет или звук, и издавать какие-то звуки (либо мигать светодиодом) - если пора подзарядить батарейку. И тем не менее, несмотря на примитивность таких роботов, создать хотя бы одну такую штуковину - просто обязан любой начинающий робототехник! Ведь это очень интересно, забавно, здорово, и совсем не сложно.

Самым, наверное, «крутым» BEAM-роботом - был Бастер. В книге Дэвида Хейзермана, автора идеи Бастера, описывается пошаговое создание этого робота: сначала это просто радиоуправляемая игрушка, затем функций становится все больше и больше, и постепенно Бастер превращается в забавное, увлекательное существо, вносящее оживление и радость в Ваш дом.

Книга наполнена схемами, рисунками, интересными идеями. Конечно, придется очень много паять. Но никто не заставляет делать Бастера до конца. Можно остановиться на любом шаге, а можно использовать просто часть принципиальных схем, рассмотренных автором, для создания собственного - возможно, еще более интересного, - робота.

Вообще, я не раз касался, тем или иным образом, концепции BEAM-роботов:

• В сообщении Своими руками - представлял видео изготовления простенького BEAM-робота на солнечных батареях, и ссылку на статью про конструирование робота из зубной щетки.
• В сообщении Интернет о роботах-2 - выкладывал ссылку на неочевидное место со сведениями по BEAM-роботам - форум мотоклуба «Дырчик».
• и т.д.

В вышеупомянутом Дырчике приведена очень интересная классификация BEAM-роботов. Думаю, в основном эта классификация применима даже и к обычным роботам... Вкратце расскажу о ней здесь. Прежде всего, BEAM-роботы делятся на сидячих и способных к передвижению.

Сидячие BEAM'ы питаются, чаще всего, от солнечных батарей, и могут лишь мигать светодиодами, либо издавать звуки. Обратите внимание, роботами я их не назвал, назвал просто - BEAM-ы (см. мой взгляд на определение понятия робот).

Сродни сидячим - настольные BEAM-ы, сами к передвижению по-прежнему не способные, однако имеющие механические приспособления, благодаря чему они могут двигать отдельными частями своей конструкции. Характерным примером настольного BEAM-а может служить поворачивающаяся к источнику света голова :)

Способные к передвижению, исходя из способа этого самого передвижения, делятся на следующие подтипы:

• Колесные
• Извивающиеся
• Ползающие (сюда же входят гусеничные BEAM-роботы)
• Прыгуны
• Ходящие (среди BEAM-роботов двуногих конструкций почти не встречается, чаще всего ног не менее четырех)
• Плавающие
• Летающие

BEAM-роботы используют для своего передвижения энергию либо обычных батарей, либо солнечных. Во втором случае они получаются абсолютно автономными: поставил его на пол, и он дальше живет своей жизнью... :)

Большинство BEAM-ов обладает еще двумя абсолютно характерными чертами: они, во-первых, маленькие, а во-вторых - смотрятся очень красиво, эстетично (не зря буква A расшифровывается в этой аббревиатуре как Aesthetics - эстетика).

Меня на написание сегодняшнего сообщения во многом натолкнула новостная статья о кузнечике с Мембраны. Попробую немного развить эту "кузнечную" идею.

Принцип действия робота незамысловат и прост: малюсенький моторчик накручивает пружину до определенного момента, затем пружина резко разгибается, и кузнец летит куда-то далеко-далеко. Построить такого не так уж и сложно, в статье лишь обращают внимание, что очередной кузнечик оказался гораздо практичнее в конструкции, и побил прежний рекорд, прыгнув на высоту, в 27 раз превышающую его собственную высоту (предыдущий рекорд - 17 длин тела механического кузнеца).

Сама собой напрашивается идея использовать такого робота с солнечными батареями. Комплект батарей можно купить, например, на Ekits. Схема подключения солнечных батарей к любому моторчику придумана давным давно:

А раз уж есть солнечные батареи, почему бы не сделать из кузнечика планер? Тогда ему будет гораздо проще приземлиться, и улететь он сможет гораздо дальше. Чтобы «крылья» не мешали прыжку - их нужно перед прыжком сложить, а после прыжка - развернуть. Для более удачного приземления пригодятся "лыжи".

И еще, сами понимаете, настоящий BEAM-робот должен иметь цель. А любой робот, созданный с использованием солнечных батарей, должен предпочитать темноте свет. Для этого, бесспорно, следует предусмотреть возможность поворота робота, с использованием пары фотодиодов для выяснения направления поворота. Эта задача также более чем решаема.

Весь жизненный цикл робота, таким образом, состоит из следующих состояний:

1. Поиск следующей цели: вся энергия солнечной батареи уходит в моторчик поворота, причем моторчик для простоты вращает робота только в одном направлении, до тех пор, пока два фотодиода покажут примерно одинаковое количество света. В результате, робот нацеливается на источник света.
2. Натягиваем пружину: После нацеливания срабатывает реле, и все напряжение от солнечной батареи начинает уходить во второй мотор, который натягивает нашу пружину. Пружина подсоединена не только к прыжковым «ногам», но и к первому мотору, который отвечает за разворот, а также к «крыльям». В результате натяжения пружины крылья складываются в гармошку, а первый мотор - втягивается в корпус робота, чтобы не мешать при прыжке.
3. Прыжок: на «ногах», «крыльях», или в пазе, куда затягивается первый мотор - нужно разместить кнопку, которая будет означать, что пружина достаточно натянута для прыжка. При нажатии на эту кнопку, освобождается прыжковая защелка, и робот взлетает высоко вверх. По мере освобождения пружины также расправляются «крылья», и робот начинает планировать к земле.

Вот такая вот у меня лично возникла идея :) Честно скажу, на практике я кузнеца никогда не строил, так что в каких-то деталях могу ошибаться.

Благодаря разнообразию BEAM-конструкций - всегда найдется такой робот, который лично Вы сможете построить быстро, и одновременно это будет лично Вам весьма интересно :)

А ресурсов по BEAM-роботостроению - хватает!

Например, обязательно ознакомьтесь с весьма популярной статьей с сайта «Мой робот», про изготовление простейшего робота на основе одной микросхемы.

Кроме того, информация есть и на Робофоруме, там организован даже небольшой раздел в помощь BEAM-роботостроителям.

Итог: робототехника должна начинаться со слова BEAM, господа!

Недорогие запчасти

Сборка робота - занятие не только трудоемкое, но и очень дорогое. Покупать готовые сервоприводы, колесные узлы, моторы - многим просто не по карману. Ниже представлено несколько ссылок на наиболее удачные способы подмены покупных запчастей подручными материалами:

1. Статья MegaBIZON Они выделяли фенол, или в помощь начинающему - классная статья, повествующая о том, как, потратив 200 рублей и 1 час времени, получить готовое и вполне работоспособное шасси для небольшого робота.
2. Вообще, использование машинок в качестве шасси для робота - идея далеко не новая. Обычно радиоуправляемая машинка уже содержит все необходимые детали, моторы, редукторы и т.п. Если присмотреть машинку побольше, то готовое шасси для Вашего робота - обойдется не такими уж и большими деньгами (по крайней мере, сборка аналогичного шасси из заказных запчастей будет стоить никак не дешевле, и потратит, к тому же, кучу Вашего драгоценного времени). Вот например, такую машинку я видел в магазине:
   
   Стоимость машинки - немаленькая, около 5 тыс. рублей. Однако и сама она достаточно большая, примерно 1.2м длиной, и 35-40 см шириной - т.е., вполне достаточна для изготовления робота даже на основе не самого легкого ноутбука...
3. Изготовление дубликатов шестерней - прекрасный способ изготовления шестерней. Шестерни всегда очень часто требуются, и обычно в контексте их дублирования. Ведь всегда очень сложно найти два одинаковых редуктора. А так, потратив около 100 рублей, мы получаем материала на несколько десятков шестерней, которые могут быть отлиты по любым образцам.
4. Где взять моторы? Это очень частый вопрос, возникающий при проектировании ходовой части робота. Изготовление редукторов вроде бы достаточно решаемая проблема (благодаря ссылке в предыдущем пункте), а вот где взять моторы - вопрос пока не решенный. Впрочем, все не так уж и плохо! Традиционный метод получения моторов - выламывание их откуда-нибудь. Сейчас наиболее популярны три способа: а) моторчики из игрушечных моделек; б) моторы из автомобиля (от стеклоподъемников, стеклоочистителей, регуляторов фар и т.п.); в) шаговые моторы из принтеров.
   
   Проблемой при выламивании моторчиков из игрушечных моделек становится их непарность. Ведь в большинстве случаев всегда требуется, чтобы имелось в наличии два и более одинаковых моторов.
   В случае использования автомобильных запчастей, эта проблема также имеет место: несмотря на то, что в автомобиле все симметрично, замена каких либо моторчиков требуется только тогда, когда один из них выходит из строя. Жертвовать же полностью работоспособный комплект моторчиков - жалко, да и дорого: ведь, например, комплект стеклоподъемников для передних стекол стоит никак не меньше 2500 руб... С другой стороны, автомобильные моторчики - всегда очень мощные.
   Наконец, последний вариант - шаговые моторчики из принтеров. Как правило, старые принтеры - это не такая уж большая редкость. Если Вы - системный администратор, их у Вас должно быть вообще навалом; в других случаях, стоит сходить в фирму, где занимаются заправкой картриджей и ремонтом принтеров - у них наверняка есть пара-тройка принтеров на выброс. Основной недостаток: шаговыми моторами не очень-то просто управлять - для этого следует использовать специальную схему (подробнее расскажу в одном из следующих сообщений).

Несколько из перечисленных выше ссылок указывает на РобоФорум. Это активный форум робототехников России, если Вы увлекаетесь роботами - очень рекомендую этот форум посетить. Там можно найти много интересных и уникальных практических решений. Одним из перспективнейших направлений работы ребят является создание Wiki по материалам форума. Это очень важное и хорошее начинание, т.к. темы форума все таки сами по себе мало структурированы, а wiki эту ситуацию, бесспорно, исправит.

Создание аналога марсохода ПрОП-М. Изготовление корпуса

В рамках серии статей «Изготовление аналога марсохода ПрОП-М».

Во-первых, хочу обратиться к читателям данного блога: присоединяйтесь! Параллельные поделки очень интересны сами по себе и имеют больше шансов на успех. Пишите в комментарии, пишите мне в ICQ и на e-mail - обязательно подскажу, обсудим любые моменты по реализации. Я сам любитель, и любой совет, любое мнение - имеют для меня большую ценность.

Начнем. Самое простое в реализации аппаратной части робота - сделать его корпус. Благо представлять он из себя будет простенькую железную коробку с приделанными к ней лыжами. Но, просто - да не слишком. Особенно - если Вы - программист (как я), никогда даже не державший в руках ножниц по металлу...

Первым делом необходимо достать где-нибудь листового железа. Оно потребуется для изготовления лыж и корпуса будущего робота. Размер требуемого листа - 75х30 см. Листовое железо продается в строительных и хозяйственных магазинах. Мне повезло - один мой родственник занимается ремонтом, и у него нашелся для меня лист оцинкованного железа требуемого размера бесплатно.

Также вам потребуются ножницы по металлу (примерная стоимость - 300-500 рублей), рулетка, карандаш, линейка, молоток, гвоздь, саморезы, дрель с тонким сверлом по металлу, отвертка, плоскогубцы, и немного холодной сварки (я купил колбаску холодной сварки со стальным наполнителем в хозяйственном магазине за 38 рублей). Также, некоторые типы холодной сварки требуют использования перчаток, резиновые перчатки можно купить в аптеке за 5 рублей.

Хочу заметить: почти все материалы и инструменты - заменяемы. Если у Вас чего-то нет - не отчаивайтесь, ничего страшного. Даже если корпус Вашего робота будет деревянным, а в качестве лыж будут, например, обычные снегоступы - все равно уникальность передвижения робота сохраняется. Но я лично решил делать максимально приближенный к оригиналу вариант марсохода, поэтому - делаю все именно так, как делаю :)...

Вернемся к нашему листу железа. Общие приемы обработки металла описаны, например, на сайтах Гараж Авто и Сам себе мастер. Очень полезно почитать перед началом работы.

Итак, приступим. Первым делом - изготовим железную коробку. Для этого нужно отрезать соответствующий кусок листового железа с помощью ножниц по металлу, согнуть его, и замазать края получившейся коробки холодной сваркой. Заготовка, которую потребуется вырезать, изображена на рисунке:

Размеры здесь аналогичны размерам марсохода - 22х25х4 см. Вырезать заготовку не составит труда. Результат будет примерно таким:

Теперь заготовку нужно согнуть. С первыми тремя загибами (по краям) справиться достаточно легко, это делается примерно так: лист зажимаем между двумя брусками, загибаем сначала руками, затем подбиваем молотком.

Последние два загиба мне дались не так легко, т.к. мешали предыдущие. В крайнем случае, если у Вас не будет получаться загнуть заготовку, просто выпилите брусок, который заполнил бы внутреннее пространство создаваемой коробки (т.е. 22х25х4 см) - тогда задача решится очень просто.

Вот что получилось у меня в итоге:

Верхнюю крышку загибать до конца не требуется - нам все равно еще придется размещать внутри моторы, устройство управления и т.д.

Принимаемся за лыжи, беря самый большой обрезок. Вырежьте две заготовки, как показано на рисунке (они обязательно должны быть зеркальными, не ошибитесь!):

Размер одной лыжи - 8.5х30 см. После вырезки загните каждую лыжу. Работать с лыжами гораздо легче, они маленькие, и загибать их можно плоскогубцами. У вас должно получиться что-то, похожее на лыжу оригинального марсохода:

Вторая лыжа изготовляется по той же заготовке, отраженной зеркально по горизонтали. Вот какая лыжа получилась у меня:

Вернемся к корпусу. Давайте закрепим его и замажем щели. Лично я сделал вот что: вырезал из обрезков нашей заготовки импровизированные уголки размером 4х3 см каждый, согнул их вдвое под углом в 90 градусов, далее накернил гвоздем и просверлил дырки в заготовке и в уголках, ну и наконец скрутил уголки с заготовкой короткими саморезами - по 4 самореза на каждый уголок. Если дрели под рукой нет - то дырки можно даже не сверлить, а просто пробить гвоздем.

Скрепленный таким образом корпус все-таки еще изобилует дырками :) - которые я собственно и замазал холодной сваркой. Вот что получилось в итоге:

Продолжение следует...

Необычные разработки шасси для роботов.

Вообще на первый взгляд роботы бывают всего лишь двух типов (из тех, которые умеют передвигаться):

• мобильные
• шагающие

И вроде как все... А вот и нет! Типов шасси - десятки.

Во-первых, существуют смешанные модели мобильно-шагающих роботов. Часто это встречается, кстати, у планетоходов, которые сначала обретают просто индивидуальные подвески для каждого из колес, а потом уже начинают учиться эти колеса поднимать...

Во-вторых, есть вообще говоря гусеничные роботы, которые тоже в принципе мобильные, но гораздо интереснее, нежели чем колесные. Кстати, недавно наткнулся на интересную статью по истории развития шасси... танков!

Наконец, есть роботы, в определенной степени вообще не подпадающие ни под понятие шагающих, ни под понятие мобильных. Смотрим: робот ездит на лыжах.

Робот ездит на велосипеде.

Робот прыгает. Обратите внимание, как сделаны его ноги. Очень серьезная разработка - на мой взгляд.

Первый марсоход (ПрОП-М). Устройство шасси

В прошлом своем сообщении о космических роботах я писал об экспедициях аппаратов Марс-2 и Марс-3, и о первых в мире марсоходах, достигших красной планеты - хотя и не передавших, к сожалению, никаких данных на Землю.

Я затронул эту тему, но она оказалась еще более интересной, чем на первый взгляд. Во-первых, на сайте Space-Ru.Com я нашел детальное описание аппарата Марс-2, особенно хорошо описан состав научных приборов и сведения, собранные КА Марс-2 во время полета. Во-вторых, сайт Austronaut.ru предоставил очень хорошее описание спускаемого модуля аппаратов Марс-2 и Марс-3, вместе с его подробной схемой. Между прочим, в прошлом сообщении я совершил досадную ошибку, о чем уже написал в комментарии - ведь спускаемый модуль Марса-3 на самом деле все-таки достиг поверхности Марса, успешно приземлился, и даже начал передавать оттуда картинку (с очень хорошего сайта Teddy Stryk'а) - но через 20 секунд вышел из строя, предположительно, из-за сильной пылевой бури.

Марсоходы ПрОП-М

А вообще, все это в принципе к роботам отношения имеет мало, и самым интересным моментом для меня было, бесспорно, обнаружить сведения о марсоходах. Напомню, на борту каждого из аппаратов находились миниатюрные, весом всего 4.5 кг, устройства, называемые ПрОП-М (Прибор оценки проходимости - Марс), и предназначенные для исследования грунта Марса в непосредственной близости от поверхности. Приборы связывались с посадочной ступенью информационным кабелем, поэтому способны были удаляться не более чем на 15 метров от места посадки.

Здесь я натолкнулся на ряд проблем. А конкретно - не смог найти четкой схемы ПрОП-М. Только несколько не самых детализированных изображений и немножечко информации... Отправил запрос во «ВНИИтрансмаш», где были разработаны эти марсоходы - но ответа пока не получил. Но, все по порядку - и вы поймете, почему я так заинтересовался этими марсоходами!

История

Как сообщает сайт Института истории естествознания и техники РАН, во время подготовки аппарата Марс-3, ведущий специалист «ВНИИтрансмаш» В.В. Громов предложил заменить балансировочный груз на прибор оценки проходимости. Эта идея была поддержана, и достаточно быстро реализована, хотя и потребовала дополнительных усилий: реализации самого марсохода, его наземной отработки, реализации устройства выноса марсохода на поверхность, обеспечения его электропитания и связи с посадочным модулем, и т.п.

Вот фотография устройства для спуска аппарата ПрОП-М:

Именно из-за того, что марсоход заменил балансировочный груз - его масса согласно техническим требованиям не должна была превышать 5 кг. Поэтому сам марсоход получился очень простым и, кстати сказать, вполне реализуемым в домашних условиях (к чему я собственно и веду!!).

После завершения миссий КА Марс-2 и Марс-3, когда два марсохода были безвозвратно потеряны, неожиданно нашли третий - на Земле. Ведь стоили эти аппараты не так много, и произвести третий экземпляр для каких-либо проверочных нужд не представляло труда. Этот самый, третий экземпляр - находится поныне в музее ГДЛ Петропавловской Крепости в Санкт-Петербурге. Так что, кто будет в Питере - не забудьте заглянуть в этот музей, и полюбоваться на аппарат собственными глазами, потом мне расскажите :)

Устройство шасси

Крайне интересен способ перемещения первых в мире марсоходов — лыжно-шагающий. Как можно увидеть на рисунке, каждый аппарат представлял из себя небольшой ящичек с лыжами по обеим сторонам. Движение осуществлялось следующим образом: опираясь на лыжи, переносился вперед корпус, аппарат садился на днище и лыжи перемещались на следующий шаг вперед. Поворот осуществлялся перемещением лыж в разные стороны. В случае, если аппарат встречал препятствие (касание двухконтактного бампера спереди), он автономно осуществлял объезд согласно следующему алгоритму: отход назад, поворот на некоторый угол, движение вперед.

В книге Александра Леоновича Кемурджиана «Планетоходы» я нашел пару слов о преимуществах данного вида шасси (с. 318-319, доступна для скачивания, например, с AstroLib.Ru): «лыжно-шагающий движитель обеспечивает высокие тягово-сцепные свойства на сыпучих грунтах». Также, я подозреваю, подобный аппарат может ползти по очень тонкому льду и не проваливаться. Главный недостаток аппарата - бесспорно, малая скорость.

В любом случае, честно признаюсь, загорелся я реализовать это устройство в домашних условиях! Разве ж не интересно? - собрать дома прототип первого марсохода... К сожалению, четкой схемы устройства нет (все еще надеюсь получить ответ от «ВНИИтрансмаш»), но она, как я предполагаю, крайне простая. Далее идут мои предположения:

В самом «черном ящике» располагались, помимо научных приборов для собственно оценки проходимости грунта - следующие компоненты:

• Микроконтроллер
• Приемник устройства связи для управления марсоходом (связь производилась по кабелю спускаемого аппарата)
• Приемник блока питания (тоже по кабелю) - питание шло как минимум на три схемы: схему управления и 2 схемы двигателей
• Двигатели - по одному на каждую лыжу, причем, как видно на рисунке - лыжа крепилась к корпусу в трех местах. Я думаю, что только к двум передним креплениям были подведены редукторы двигателя, а заднее крепление было «холостым». Также хочу отметить, что моторчики должны были быть достаточно мощными, чтобы приподнимать и переносить всю массу марсохода.

Микроконтроллер был настроен на объезд препятствий и плюс выполнение команд либо последовательностей команд оператора. А вот как я представляю крепление лыжи и механизм ее присоединения к мотору:

Напоследок приведу ссылку на сайт NASA: там у них есть список электронных компонентов, которые вообще используются в космических аппаратах - по сути, список наиболее качественных и надежных (и дорогих) компонентов.

Своими руками

Попался на глаза интересный блог Lobzik, побудивший, собственно, написать это сообщение.

На этом блоге я нашел как минимум два очень интересных поста: про то, как француз делает радиолампы дома и про ретроноутбук. Советую почитать!

Кратко пройдусь по другим источникам информации по самодельному изготовлению чего-либо:

• Очень много дельной информации по теме самодельного творчества можно найти в разделе «Статьи» сайта RCDesign.Ru. Там, правда, в основном речь идет о радиомоделях, но технологии изготовления корпуса, шасси - всегда одни и те же.
• На сайте Radio.DelaNet.Ru Вы сможете найти несколько интересных проектов, например, очень забавный проект изготовления робота-жука из зубной щетки... :)
• Всегда актуально - Мастерская РобоКлуба.

Наконец, хочу привести интересное видео (правда, на английском), о быстром изготовлении крохотного простенького BEAM-робота на солнечных батарейках:

Манипулятор (рука робота)

На сегодняшний момент мои сайты пребывают на первых позициях по запросам, связанным с созданием руки робота. Таковы реалии алгоритмов поискового ранжирования, что иногда результаты поиска по некоторым запросам, особенно не самым популярным, не соответствуют ожиданиям пользователя...

Несмотря на то, что я в основном специализируюсь на создании простейших мобильных роботов, и вообще никакой механик (напомню, я программист), но все-таки, могу кое-что посоветовать интересующимся созданием манипуляторов для робота. Например, есть хороший английский сайт, на котором собраны ссылки на разнообразные проекты создания манипуляторов, да и вообще всех частей тела андроидных роботов: AndroidWorld.Com.

Прежде чем думать о создании собственного манипулятора, всегда полезно взглянуть на имеющиеся прототипы. Например, вот «кисть» робота популярной серии Robosapien:

К сожалению, у меня нет такого робота, и я не могу его разобрать, чтобы продемонстрировать наглядно устройство данного манипулятора. Однако, у некоторых такая возможность есть (к сожалению, на английском, но зато с множеством фотографий): Вскрытие Robosapien, Замена светодиодов в руках Robosapien

Как видно из фотографий, представленных на вышеупомянутых страничках, манипулятор Robosapien управляется всего лишь одним мотором. На этом принципе построены, как ни смешно, очень многие манипуляторы. Некоторые конструкции доступны для сборки в домашних условиях. Например, оригинальная схема описана на сайте ScienceToyMaker.org. Материал также на английском, но все понятно даже из рисунков... Интересный факт: эта рука была изначально изготовлена для Хэллоуина.

Создание настоящего манипулятора - гораздо сложнее, и связано с понятием сервопривода (определение можно найти здесь, а на Википедии, как ни странно - такого определения нет).

Тема изготовления собственного сервопривода обсуждалась, например, в отдельной теме на РобоФоруме, также много информации по этому поводу можно найти в статье на RCDesign.Ru.

Для любителей высокоинтеллектуальной и формализованной теории - вот вам, Проект: «Моделирование адаптивных алгоритмов управления траекторным движением манипуляционных роботов на параллельных вычислительных структурах».