DIY: делаем боевого робота в домашних условиях. Часть 1
Мы с командой делаем робота для участия в Битве Роботов. Наш робот называется «Большой Брат», и он смотрит на тебя! Смотрит, настигает и разносит вдребезги. Хищный нрав и мощные кинетические орудия делают его идеальной машиной для убийства. Он уже здесь, он рядом — беги!
Это краткая история разработки боевого робота в домашних условиях. Осторожно трафик! Много изображений.
Описание конкурса
Мы принимаем участие в конкурсе «Бронебот 2015: Осенний разогрев» (http://www.bronebot.ru/). Бои роботов — это популярное шоу в Великобритании и США уже более 25 лет. В Москве будет проводиться в первый раз. Приезжает судить Питер Редмонд, президент Ирландской Федерации Боев Роботов, Вице-президент Английской Федерации Боев Роботов, создатель спецэффектов «Top Gear» и «Игр Престолов». Когда нам предложили участвовать в конкурсе мы согласились без вопросов, хотя зря…
Времени очень мало, но мы стараемся изо всех сил.
Ниже представлена информация для конструкторов по созданию роботов-участников боёв Бронебот.
1.5. Летающие роботы запрещены.
2.1. Напряжение питания роботов не должно превышать 36 Вольт.
2.2. Все электрические соединения должны сделаны качественно и на должном уровне изолированы. Кабели должны быть проложены с минимальным шансом быть разорванными.
2.3. Аккумуляторы должны быть полностью изолированные и не содержать жидкостей. Соединения аккумуляторов должны быть полностью изолированными.
2.4. Двигатели внутреннего сгорания запрещены.
3.1. Давление в гидравлических линиях не должно превышать 204 атм (3000 psi/20.4 mps).
3.2. Гидравлические жидкости должны находиться в надежных емкостях внутри робота. Все гидравлические линии должны быть проложены с минимальным шансом быть поврежденными.
4.1. Давление в пневматеческих линиях не должно превышать 68 атм (1000 psi/6.8 mps).
4.2. Пневматические емкости должны быть подлежащего качества, промышленного производства. Давление в них должно соответствовать спецификации производителя.
4.3. Пневматические емкости должны быть закреплены внутри робота и защищены от повреждений.
4.4. Газы для пневматики должны быть невоспламеняющимися или инертными, например, воздух, углекислый газ, аргон, азот.
4.5. Должна быть предусмотрена возможность спустить давление в системе без разбора конструкции.
5.4. Вращающие диски из закаленной стали и лезвия, которые при поломке образовывают осколки, запрещены.
5.5. Длина лезвийштыков не должна превышать 20 см.
6.1. Используемые частоты должны быть разрешены законодательством РФ.
6.2. Робот не должен обладать автономностью. Все управление должно осуществляться исключительно с пульта оператора.
6.3. Все системы роботов должны быть отключаться при потере управляющего сигнала.
6.4. Стабильность управления должна быть продемонстрирована Организаторам заранее для допуска к участию.
6.5. Для избежания конфликтов частоты между роботами участники должны иметь два набора “передатчик-приемник”, работающих на разных частотах.
Арена
Бои будут проходить на специальной пуленепробиваемой сцене 10х10 метров со скошенными углами, т.е. фактически это восьмиугольник.
Другие роботы 
Большинство роботов имеют богатый опыт участия в соревнованиях, но это только делает задачу выиграть у них еще интересней.
Наша команда
Краткое описание робота
Так же из фич: Отделяемая часть робота, и пилы.
Каркас, форма, сборка
Колеса со строительного рынка
Двигатели
У нас была очень большая надежда на шаговые двигатели Nema 43. По заявленным характеристикам они нам подходили, мы варили под них раму. При подключении оказалось, что справится с какой-либо нагрузкой они не смогут. В срочном порядке пришлось искать другое решение. Мы нашли двигатели 36В 500Вт и уже переделали раму под них.
Радиоуправление
Радиуправление происходит через 8-канальную радиоаппаратуру для основного оператора, 4 канальную аппаратура для оператора орудий и 2-канальную аппаратуру отделяемой части.
Обработкой ШИМ-сигнала с пульта занимается Arduino (Душа моего робота-газонокосилки). Проблема с обработкой заключалась в том, что на подсчет ШИМ-сигнала с 8 каналов уходит много времени. Выполняя это в основном цикле программы, оказывалось невозможно отправлять на драйверы двигателей адекватное количество пульсов для движения. Решением было выведение работы с шаговиками в функцию запускаемую по таймеру и изменением параметров таймера в основном цикле. Сейчас уже оказывается все это не нужно, коллекторными двигателями мы управляем через драйвер, на который будем подавать ШИМ, который смело можно изменять в основном цикле программы.
Пневмосистема
Пневмосистема в разборе:
Главной идеей было использовать для каждого двуходового цилиндра по 4 клапана, которые перекрестно соединены. Когда мы открываем клапан для наполнения цилиндра с одной стороны открываем для стравливания клапан с противоположной стороны.
Для управления клапанами решили использовать такой модуль с 8 реле, которых как раз хватает для 16 попарно-соединенных клапана, т.е. для 4 цилиндров.
Орудия
Главный молот. Над дизайном главного молота-кирки думаем и спорим.
В качестве пил мы решили использовать двигатели кошения и ножи от Robomow. Во-первых ножи сделаны из прочной стали, а двигатели дают хороший момент и количество оборотов. Во-вторых Robomow согласились нас спонсировать ими.
Поделка робот своими руками
Заниматься рукоделием и творчеством любят не только девочки, но и мальчишки. Для последних гораздо сложнее подобрать вариант поделки, которая действительно увлечет их. Кроме «классических» мальчишечьих машинок можно предложить сделать своими руками оригинального робота из подручных материалов – бумаги, картона, пластиковых бутылок или флаконов. А девчонки, увлеченные техникой, могут смастерить «железного человечка» из фетра.
Робот из бумаги, картона, коробок
Выбор материала, типа поделки зависит от возраста «мастера», который будет создавать ее своими руками. Для детей детсадовского возраста и учеников младших классов подойдет бумага, картон. Кроме этого можно использовать спичечные коробки, упаковки для товаров из плотного гофрированного картона.
Аппликация
С задачей справится ребенок от 3-х лет и старше. Заранее нужно подготовить шаблоны, цветную бумагу, ножницы и клей. Шаблоны можно нарисовать самим или скачать в интернете. Несколько примеров:
Шаблоны распечатывают, переносят на цветную бумагу, каждую деталь вырезают. Можно пронумеровать все элементы, чтобы было понятно, в каком порядке их наклеивать на основу.
В качестве основы для аппликации рекомендуется использовать плотный материал:
Фон аппликации можно украсить декором – бусинами (для девочек), мелкими пуговицами. Они будут «играть роль» планет, спутников, и получится космическая композиция.
Робот из картона
Из этого материала можно сделать своими руками объемные фигурки. Более того, поделка может быть как монолитной, так и подвижной. Как и для аппликации, нужно подготовить шаблон. Его сложность в плане сборки подбирается под возраст и навыки ребенка. Примеры:
Для работы, кроме картона, будут нужны:
Шаблон распечатывают на простой бумаге, наклеивают на картон. Заготовку необходимо прогладить линейкой несколько раз по всей площади, чтобы элементы плотно прилегали друг к другу, хорошо проклеились.
Детали вырезают, сгибают по намеченным линиям и приступают к сборке. Голову, руки, ноги крепят к торсу только после того, как полностью просохли соединительные «швы».
Можно работать над такой поделкой и без шаблонов. Родители или воспитатели заранее готовят геометрические объемные фигурки, а «мастер» соединяет их. Если она создается для детского сада, то по ходу работы можно рассказать ребенку об основах науки геометрии – кубе, параллелепипеде и других элементах. Когда малыш получает информацию, создавая что-то своими руками, она усваивается легче.
Геометрические фигурки для будущей поделки лучше подготовить заранее, чтобы ребенку осталось самое легкое – собрать робота и «нарисовать» ему лицо. Глазки и рот – тоже фигурки, но плоские, вырезанные из цветной бумаги. Этот этап можно доверить ребенку, пусть он сам нарисует квадратики, вырежет их и приклеит.
Из спичечных коробков
Пустые коробки от спичек большинство из нас выбрасывают, а ведь из них можно сделать чудесную поделку. К примеру, чтобы собрать робота, понадобится всего 15 таких заготовок. Работа с ними не сложная, а вот пользы масса – из бросового материала получится прекрасная поделка, а ребенок лишний раз проработает мелкую моторику, увлечется полезным делом на полчаса-час.
Кроме основы для киборга подготовим цветную бумагу и карандаши, клей. Из бумаги своими руками нарезаем полоски длиной 12 см и шириной 5,2 см (по ширине коробка). Их нужно 6 штук – 2 для рук, 2 для ног и 2 для ступней. Они могут быть разноцветными или однотонными, как захочет «мастер».
Оклеиваем коробки и приступаем к нарезке деталей для туловища, головы. Туловище собираем из двух элементов – вертикального и горизонтального. Три коробка соединяем меж собой и оклеиваем полоской бумаги 17*5,2 см, 4 коробка (для плеч) – полоской 25*5,2 см. Голову собираем из двух коробков. Для нее понадобится полоска 15*5,2 см.
Заключительный шаг – скрепляем вместе части тела, на голове рисуем карандашами глазки и ротик. Работа завершена, ее нужно хорошенько просушить и можно выставлять экспонат на выставку.
Можно сделать киборга из спичечных коробков с подвижными руками и ногами.
Робот из пластиковых крышек
Если под рукой есть крышки от пластиковых бутылок, то искать другой материал не нужно. Из них получится прекрасный «железный» человек-трансформер для конкурса, выставки в садике или начальных классах школы.
Количество заготовок зависит от того, какого размера будет поделка. Как правило, достаточно 22-30 штук. Они могут быть и одного цвета, и разноцветными. Главное – одинакового размера.
Предварительно их нужно подготовить – сделать в них своими руками отверстия с помощью нагретого над открытым огнем шила. Этим должны заниматься взрослые.
17 штук протыкаем по центру, 5 штук – по бокам и по центру. Делаем это так, чтобы боковые отверстия находились точно друг против друга.
Можно приступать к сборке отдельных деталей с помощью обычной портновской резинки, продевая ее в отверстия в крышках и плотно стягивая элементы фигурки.
Делать это удобно с помощью вязального крючка или проволоки. Закрепить каждую деталь поможет узелок на конце резинки. Когда детали готовы, собираем их воедино.
Из консервных банок
Очаровательную карандашницу можно сделать своими руками из подручных средств, которые завалялись в гараже или в папиной мастерской, и консервных банок. Такая поделка поможет мальчику освоить базовые мужские навыки, «познакомиться» с болтами и гайками, узнать больше о свойствах магнита. А в награду ему останется милый робот с полезными «функциями».
Если решено сделать киборга на основе консервной банки, то ее сначала нужно тщательно вымыть. Работать необходимо в перчатках, чтобы не поранить руки. Дети могут заниматься с такими материалами только под присмотром взрослых.
Первый этап – подготовка банки. Ее верхнюю крышку срезают вплотную к стенкам, затем осторожно пробивают край молотком, чтобы не осталось острых зазубрин.
Основу тщательно промываем и снаружи, и изнутри. Если планируется красить ее, то нужно еще и обезжирить. Для этого подойдет любое средство на основе или с содержанием спирта. Верхний край банки можно оклеить плотным скотчем, чтобы сделать карандашницу абсолютно безопасной.
Приступаем к декору. Понадобятся мелкие магниты, болтики и гаечки. Именно они будут играть роль глаз, рта, рук робота. Элементы отделки можно крепить на магниты или прикрутить, просверлив отверстия в основе.
Декорировать можно не только металлическими элементами, но и детальками от детского конструктора, сломанных машинок и других игрушек. Их крепим с помощью клея моментального действия.
Робот из фетра
Некоторые девочки увлечены техникой не меньше, чем мальчики. Можно предложить им сделать своими руками киборга из фетра. Такая поделка, созданная девочкой на выставку, к примеру, в детсаду, обязательно займет призовое место.
Робот будет состоять из фетровых кубиков, набитых любым наполнителем – вата, синтепон, нарезанный на мелкие кусочки поролон или обрезки тканей.
Кубиков должно быть 6 – два примерно одинаковых для туловища и головы, 4 одинаковых для рук и ног. Каждый кубик сшиваем из 6 квадратов.
Рекомендуемые размеры кубиков (длина одной стороны) для робота:
Сшивать фетр лучше ручным швом. Соединять воедино можно уже набитые наполнителем элементы. Их сшивают или склеивают между собой «Моментом».
Сделать текстильного киборга можно не только из фетра, но и из других плотных тканей, к примеру, твида, джинсы.
Лицо игрушки оформляем с помощью готовых элементов из магазина рукоделия, бусин и кусочков ткани, или прорисовываем фломастером, маркером.
Костюм робота
Костюмы из коробок, комбинезоны, имитирующие киборгов – это скучно. Сделайте своему ребенку наряд для маскарада из теплоизоляционного покрытия с алюминиевым напылением. Вариант бюджетный, не потребует временных затрат, делать его просто и быстро.
Кроме теплоизоляционного материала, для работы нужны:
Костюм будет состоять из 6 элементов – шапочка, жилетка, нарукавники и наколенники.
Вырезаем жилет. Центр детали – горловина.
В длину она должна быть равной двум меркам от плеча до талии (ДСТ). По ширине – мерке ширина плеча (ШП) + 10-15 см.
В горловину, вырезанную в центре детали, должна легко проходить голова ребенка.
Из термоизоляции вырезаем пояс шириной 7-10 см, пришиваем его к жилету, оставив сбоку разрез. К краям пояса пришиваем ленту-липучку – это застежка.
Шлем робота делаем из «крестовины» и поперечины. Крестовина должна закрывать голову ребенка, а поперечная деталь по длине быть равной обхвату головы + 5 см на соединительный шов. Скреплять детали шлема-шапки можно только ручным швом. Степлер не подойдет – острые скобы могут поранить ребенка.
Нарукавники и наколенники – прямоугольные куски теплоизоляции с пришитыми элементами ленты-липучки.
Такой костюм надевается поверх однотонных штанишек и водолазки. Его можно декорировать яркими элементами из мишуры, блесток, если малыш идет в нем на новогодний маскарад.
Робота можно сделать своими руками из чего угодно, из любых материалов, деталей, оказавшихся под рукой. Фантазируйте, ошибайтесь, переделывайте, дополняйте.
Как собрать робота своими руками за 6 часов и стать душой компании
Сейчас уже мало кто помнит, к сожалению, что в 2005 году были Chemical Brothers и у них был замечательный клип — Believe, где роботизированная рука гонялась по городу за героем видео.
Тогда у меня появилась мечта. Несбыточная на тот момент, т. к. ни малейшего понятия об электронике у меня не было. Но мне хотелось верить — believe. Прошло 10 лет, и буквально вчера мне удалось впервые собрать своего собственного робота-манипулятора, запустить его в работу, затем сломать, починить, и снова запустить в работу, а попутно найти друзей и обрести уверенность в собственных силах.
Внимание, под катом спойлеры!
Всё началось с этого набора (привет, Мастер Кит, и спасибо, что разрешили написать в вашем блоге!), который был почти сразу найден и выбран после этой статьи на Хабре. На сайте говорится, что собрать робота — под силу даже 8-летнему ребёнку — чем я хуже? Я точно так же только пробую свои силы.
Сначала была паранойя
Как истинный параноик, сразу выскажу опасения, которые у меня изначально были относительно конструктора. В моём детстве сперва были добротные советские конструкторы, потом рассыпающиеся в руках китайские игрушки… а потом детство кончилось:(
Детали конструктора не только отлично подходят друг к другу, но также продуман тот момент, что детали почти что невозможно перепутать. Правда, с немецкой педантичностью создатели отложили винтиков ровно столько сколько нужно, поэтому терять винтики по полу или путать «какой куда» при сборке робота нежелательно.
Длина: 228 мм
Высота: 380 мм
Ширина: 160 мм
Вес в сборке: 658 гр.
Питание: 4 батарейки типа D
Вес поднимаемых предметов: до 100 гр
Подсветка: 1 светодиод
Тип управления: проводной дистанционный пульт
Примерное время сборки: 6 часов
Движение: 5 коллекторных моторов
Защита конструкции при движении: храповик
Подвижность:
Механизм захвата: 0-1,77»
Движение запястья: в пределах 120 градусов
Движение локтя: в пределах 300 градусов
Движение плеча: в пределах 180 градусов
Вращение на платформе: в пределах 270 градусов
Важно! О мелких деталях
Кстати о «винтиках». Если вы сталкивались с подобной проблемой, и знаете, как сделать сборку ещё удобнее — добро пожаловать в комментарии. Пока что поделюсь своим опытом.
Одинаковые по функции, но разные по длине болты и шурупы достаточно чётко прописаны в инструкции, например, на средней фото внизу мы видим болты P11 и P13. А может P14 — ну, то есть, вот опять, я снова их путаю. =)
Различить их можно: в инструкции прописано, какой из них сколько миллиметров. Но, во-первых, не будешь же сидеть со штангенциркулем (особенно если тебе 8 лет и\или у тебя его попросту нет), а, во-вторых, различить их в итоге можно только, если положить рядом, что может не сразу прийти на ум (мне не пришло, хе-хе).
Также, ни в коем случае не выбрасывайте ничего, пока не закончите сборку. На нижней фотографии в середине, между двумя деталями от корпуса «головы» робота — небольшое кольцо, которое чуть не полетело в мусор вместе с прочими «обрезками». А это, между прочим, держатель для светодиодного фонарика в «голове» механизма захвата.
Процесс сборки
К роботу прилагается инструкция без лишних слов — только изображения и чётко каталогизированные и промаркированные детали.
Детали достаточно удобно откусываются и зачистки не требуют, но мне понравилась идея каждую деталь обработать ножом для картона и ножницами, хотя это и не обязательно.
Сборка начинается с четырёх из пяти входящих в конструкцию моторов, собирать которые настоящее удовольствие: я просто обожаю шестерёночные механизмы.
Моторчики мы обнаружили аккуратно упакованными и «прилипшими» друг к другу — готовьтесь ответить на вопрос ребёнка, почему коллекторные моторчики магнитятся (можно сразу в комментариях! 🙂
Важно: в 3 из 5 корпусов моторчиков нужно утопить гайки по бокам — на них в дальнейшем мы посадим корпуса при сборке руки. Боковые гайки не нужны только в моторчике, который пойдёт в основу платформы, но чтобы потом не вспоминать, какой корпус куда, лучше утопите гайки в каждом из четырёх жёлтых корпусов сразу. Только для этой операции будут нужны плоскогубцы, в дальнейшем они не понадобятся.
Примерно через 30-40 минут каждый из 4х моторов оказался снабжён своим шестереночным механизмом и корпусом. Собирается всё не сложнее, чем в детстве собирался «Киндер-сюрприз», только гораздо интереснее. Вопрос на внимательность по фото выше: три из четырёх выходных шестерёнок черные, а где белая? Из её корпуса должны выходить синий и чёрный провод. В инструкции это всё есть, но, думаю, обратить на это внимание ещё раз стоит.
После того, как у вас на руках оказались все моторы, кроме «головного», вы приступите к сборке платформы, на которой будет стоять наш робот. Именно на этом этапе ко мне пришло понимание, что с шурупами и винтами надо было поступать более вдумчиво: как видно на фото выше, двух винтов для скрепления моторчиков вместе за счет боковых гаек мне не хватило — они уже были где-то мною же вкручены в глубине уже собранной платформы. Пришлось импровизировать.
Когда платформа и основная часть руки собраны, инструкция предложит вам перейти к сбору механизма захвата, где полно мелких деталей и подвижных частей — самое интересное!
Но, надо сказать, что на этом спойлеры закончатся и начнутся видео, так как мне нужно было ехать на встречу с подругой и робота, которого не удалось успеть закончить, пришлось захватить с собой.
Как стать душой компании при помощи робота
Легко! Когда мы продолжили сборку вместе, стало понятно: собирать робота самостоятельно — очень приятно. Работать над конструкцией вместе — приятно вдвойне. Поэтому смело могу рекомендовать этот набор для тех, кто не хочет сидеть в кафе за скучными разговорами, но хочет повидаться с друзьями и хорошо провести время. Более того, мне кажется, и тимбилдинг с таким набором — например, сборка двумя командами, на скорость — практически беспроигрышный вариант.
Мы поняли, что жутко проголодались и пошли поесть. Идти было недалеко, поэтому робота мы донесли в руках. И тут нас ждал ещё один приятный сюрприз: робототехника не только увлекательна. Она ещё и сближает. Как только мы сели за столик, нас окружили люди, которые хотели познакомиться с роботом и собрать себе такого же. Больше всего ребятам понравилось здороваться с роботом «за щупальца», потому что ведёт он себя действительно как живой, да и в первую очередь это же рука! Словом, основные принципы аниматроники были освоены пользователями интуитивно. Вот как это выглядело:
Troubleshooting
По возвращении домой меня ждал неприятный сюрприз, и хорошо, что он случился до публикации этого обзора, потому что теперь мы сразу обговорим troubleshooting.
Решив попробовать подвигать рукой по максимальной амплитуде, удалось добиться характерного треска и отказа функциональности механизма мотора в локте. Сначала это меня огорчило: ну вот, новая игрушка, только собрана — и уже больше не работает.
Но потом меня осенило: если ты сам её только что собрал, за чем же дело стало? =) Я же прекрасно знаю набор шестерёнок внутри корпуса, а чтобы понять, сломался ли сам мотор, или просто недостаточно хорошо был закреплён корпус, можно не вынимая моторчика из платы дать ему нагрузку и посмотреть, продолжатся ли щелчки.
Вот тут-то мне и удалось почувствовать себя настоящим робо-мастером!
Аккуратно разобрав «локтевой сустав», удалось определить, что без нагрузки моторчик работает бесперебойно. Разошёлся корпус, внутрь выпал один из шурупов (потому что его примагнитил моторчик), и если бы мы продолжили эксплуатацию, то шестерёнки были бы повреждены — в разобранном виде на них была обнаружена характерная «пудра» из стёршейся пластмассы.
Очень удобно, что робота не пришлось разбирать целиком. И классно на самом деле, что поломка произошла из-за не совсем аккуратной сборки в этом месте, а не из-за каких-то заводских трудностей: их в моём наборе вообще обнаружено не было.
Совет: первое время после сборки держите отвёртку и плоскогубцы под рукой — могут пригодиться.
Что можно воспитать благодаря данному набору?
Уверенность в себе!
Мало того, что у меня нашлись общие темы для общения с совершенно незнакомыми людьми, но мне также удалось самостоятельно не только собрать, но и починить игрушку! А значит, я могу не сомневаться: с моим роботом всегда всё будет ок. И это очень приятное чувство, когда речь идёт о любимых вещах.
Мы живём в мире, где мы страшно зависим от продавцов, поставщиков, сотрудников сервиса и наличия свободного времени и денег. Если ты почти ничего не умеешь делать, тебе за всё придётся платить, и скорее всего — переплачивать. Возможность починить игрушку самому, потому что ты знаешь, как у неё устроен каждый узел — это бесценно. Пусть у ребёнка такая уверенность в себе будет.
Итоги
Собирать робота из этого конструктора — не сложнее, чем паззл или «Киндер-сюрприз», только результат гораздо масштабнее и вызываЛ бурю эмоций у нас и окружающих. Отличный набор, спасибо, Даджет!
В заключение, Хабр, у меня к тебе несколько вопросов:
