Робот шагающий по холодильнику

Содержание

Сборка электрической схемы и испытания робота

Установка электродвигателя и источников энергии. К электродвигателю припаиваем два проводника. Примеряем положение электродвигателя на основании и крепкие его на кусочек двойного скотча. Вращение электродвигателя долно без затруднений приводить в движение все шестеренки редуктора. В ходе испытаний выявлено, что небольшой выступ оси из эксцентрика может приводить к заклиниванию механизма — ось не должна выступать из эксцентрика! Также на кусочки двойного скотча устанавливаем батарейный отсек и солнечную батарею. Электрический переключатель устанавливается на два самореза и при помощи паяльника собирается электрическая схема.

Электродвигатель робота
Возможный дефект сборки
Схема робота
Шагающий робот

Как собрать Шагающий робот на солнечной батарее / Может сделать любой / Sekretmastera рекомендует!

Watch this video on YouTube

Робот очень эффектно движется от солнечной энергии. Смотри видео.

Скоростной робот-колобок

На берлинской выставке бытовой электроники на примере Panasonic можно выявить текущие тренды гигантов индустрии и понять, какие из представленных передовых технологий и инноваций являются на данный момент концептуальными идеями, а что уже вышло на рынок и имеет перспективы внедрения в России

Среди концепций японского концерна внимание посетителей привлекает персональный робот для обучения детей. Внешне он напоминает персонажа русской народной сказки Колобка (хотя разработчики уверяют, что не слышали о таком)

Этот круглый робот способен перемещаться в пространстве со скоростью 1 м/с и имеет пользовательский интерфейс с чертами лицами. В отличие от сказочного героя робот-колобок передвигается, не перекатываясь, а скользя на ходовой части, расположенной снизу.

Устройство может интегрироваться с детскими образовательными платформами, обогащая свой кругозор свежей информацией

Устройство способно идентифицировать собеседника по голосу и лицу, а искусственный интеллект и возможность подключения к интернету позволяет машине самообучаться, и, как итог, лучше взаимодействовать с детьми, не ограничиваясь стартовым набором функций. Видео и фотосъемка процесса обучения помогает роботу оценить обратную реакцию малышей. Устройство может интегрироваться с детскими образовательными платформами, обогащая свой кругозор свежей информацией. Пожалуй, такой робот смог бы не только рассказать детям сказку про Колобка, но и поставить спектакль по ней.

Мобильный холодильник может спокойно перемещаться по дому, доставлять еду и блюда, не натыкаясь на детей и домашних животных

Проектирование робота

При проектировании робота мы должны выбрать конкретный привод:

электродвигатели
пневматические приводы
гидроцилиндры

У каждого из них есть свои достоинства и недостатки. В мобильных роботах (особенно любительских) чаще всего используются электродвигатели — электродвигатели постоянного тока или сервоприводы. Ими очень легко управлять, а для питания достаточно обычной батарейки. Оборудованные ими роботы могут быть автономными.

Другое дело ноги или лапы — их форма, длина, расположение, количество степеней свободы.

Важным вопросом является соотношение количества приводов к количеству опор. В простейшем случае — шестиногом роботе — мы можем использовать от двух до восемнадцати приводов. Два двигателя связаны с наибольшим ограничением количества возможных аллюров и большим количеством механических связей между ногами. Но во втором случае, если у нас по 3 привода на ногу, то с точки зрения робототехники это решение оптимально.

Примеры шестиногих роботов с двумя, тремя и восемнадцатью степенями свободы показаны на следующих рисунках:


а) Робот с двумя степенями свободы	б) Робот с тремя степенями свободы	в) Робот с восемнадцатью степенями свободы

г) Робот с одной степенью свободы — конструкция ноги	д) Робот с одной степенью свободы — механизм передачи привода	е) Робот с одной степенью свободы — траектория походки

На рисунке а показан робот с двумя степенями свободы. Механическая связь между ногами по обе стороны от робота позволяет ему двигаться вперед и поворачиваться. Система управления такого робота аналогична системе управления колесного робота с двумя независимо управляемыми колесами.

Робот с таким строением ног может двигаться только одним типом походки. На рисунке б можно увидеть конструкцию робота с тремя степенями свободы. В этом случае средняя пара ног уравновешивает робота так, чтобы две оставшиеся ноги с одной стороны были подняты вверх — они находятся в фазе вытягивания. При наклоне в другом направлении стороны меняются местами. Как видно на рисунке, внешние ноги с обеих сторон жестко соединены. Опять же, возможен только один тип движения, но он немного сложнее, чем в предыдущем случае.

Последний пример — робот с несколькими степенями свободы (рисунок в). Такое решение дает возможность независимо управлять подъемом и горизонтальным перемещением каждой ноги.

В случае 2 степеней свободы на ногу, один привод отвечает за вертикальное движение, а другой за горизонтальное. Разница между роботом с 2 степенями свободы на ногу и 3 степенями свободы на ногу в том, что в последнем случае можно двигаться боком (по типу краба). В первом поступательное движение может происходить только вперед или назад. В зависимости от запаса энергии приводов такое решение позволяет реализовать статическую походку (с малым запасом мощности) и динамическую походку (с большим запасом мощности).

На рисунках г, е можно увидеть роботов с одной степенью свободы. Конструкция ног идентична конструкции робота с двумя степенями свободы. Отличие заключается в конструкции трансмиссии и замене одного двигателя муфтой свободного хода, передающей вращение только в одном направлении.

Такое решение ограничивает возможные движения для ходьбы вперед и поворота в сторону ( рисунок е).

Виды и принцип работы сумок-холодильников

Сумок-холодильников на прилавках магазинов сейчас видимо-невидимо. Они бывают разных форм, цветов и размеров. Однако функционально такие аксессуары делятся на:

термосумки;
сумки с аккумуляторами холода;
автохолодильники, способные охлаждать воздух внутри себя.

Давайте рассмотрим эти разновидности немного подробнее.

Термо-сумка, способна всего лишь сохранять холод. Она устроена по принципу обычного термоса, причем, такой аксессуар может не только поддерживать низкие температуры, но и сохранить продукты горячими. То есть, вы всегда сможете полакомиться мороженным на пляже или угостить друзей теплой пиццей на пикнике за городом.

Термо-сумка устроена очень просто – она имеет внутри изоляционный фольгированный слой, например, вспененный полиуретан или фольгоизолон. Такая сумка плотно закрывается и может поддерживать одинаковую температуру внутри камеры на протяжении 2-3 часов. Такой сумкой очень удобно пользоваться, если вы ведете активный образ жизни и много времени проводите в дороге и на ногах. Сумку можно носить на плече. Есть модели, выполненные в виде рюкзаков, а после использования такой аксессуар скручивается и не занимает много места. Есть еще и термо-боксы. Они имеют жесткую конструкцию, а в качестве изоляционного материала может выступать пенопласт.

Если в жаркий летний день купить на рынке фрукты или напитки, поместить их в обычную сумку-термос и поехать на природу – то и лакомиться вам придется теплыми фруктами и пить теплые напитки.

А вот сумка с аккумуляторами холода сможет в такой ситуации выручить вас и немного охладить купленные продукты. По сути, это обычная сумка-термос с толстым изоляционным слоем внутри. Но в комплекте с такой покупкой продаются и аккумуляторы холода – герметичные фляжки с солевым раствором или специальным гелем внутри. Такой аккумулятор предварительно подлежит заморозке. Если замороженный контейнер поместить в термо-сумку, то солевой раствор будет очень медленно оттаивать, отдавая холод продуктам внутри. Использование аккумуляторов увеличивают время хранения продуктов внутри сумки-термоса – примерно, на 10-12 часов.

Однако существуют сумки-контейнеры, способные активно и продолжительно охлаждать воздух и продукты внутри себя. Такие устройства получают питание от розетки или автомобильного прикуривателя. Именно благодаря этому, автохолодильник может работать насколько суток. Как правило, такие емкости отличаются наибольшим объемом и созданы для автотуристов, путешественников и тех, кто едет отдыхать на природу большой компанией.

3 Роботизированный ресторан

Ресторан в городе Куншан в КНР может похвастаться не только вкусной едой, но и очень оригинальным персоналом: вместо привычных официантов еду посетителям в нем разносят роботы. Кроме того, некоторые блюда также приготовлены роботами-поварами.

Владелец ресторана Сон Юган рассказывает, что занялся разработкой роботов по просьбе дочери, которая попросила его сделать робота-помощника по дому. По его словам, стоимость каждого робота составляет около 40 000 юаней, что не превышает годовую оплату обычного сотрудника. В то же время роботы — отличный способ привлечения в ресторан посетителей.

9 Как дела у Asimo?

Одним из первых гуманоидных роботов, представленных миру, стал ASIMO от японской компании Honda. Его разработка велась с 80-х годов, а первый ASIMO был продемонстрирован в 2000-м.
В то время он хоть и производил впечатление, но было видно, что до роботов из фантастических романов ему еще очень далеко.

За прошедшие полтора десятилетия ASIMO неплохо продвинулся — достаточно сказать, что теперь он способен бегать и играть в футбол. Но самым важным является то, что уже сегодня он способен выполнять задачу, для которой задумывался — помогать людям с ограниченными возможностями в повседневной жизни.

Сборка шагающего механизма

На выходной вал редуктора устанавливаются эксцентрики. Одно из боковых отверстий обеспечивает плотное соединение с осью. Смотрите видео

Обратите внимание на положение эксцентириков на оси. Устанавливаем длинную ось на стойки и фиксируем ее стопорами

Ноги робота — планки с двумя отверстиями. Одно из отверстий в середине, для монтажа ноги на оси или эксцентрике. Взаимное движение ног обеспечивается шарнирами — это планки с отверстиями по краям. Механизм собирается на саморезах и фиксируется на длинной оси стопорами. детали должны свободно двигаться друг относительно друга с минимальным люфтом. Смотри фото и видео.

Детали механизма
Эксцентрики установлены
Установка ног
Верхнее крепление шарнира
Установка ног
Фиксаторы на валах ног
Механизм ног
Механизм шагания

Настоящий мини холодильник – как работает

Как мы уже говорили, кроме изотермических сумок, существуют еще и мини-холодильники с возможностью автономной работы. Это жесткие пластмассовые или фанерные короба с очень толстым изотермическим слоем из пенопласта или пеноплекса, а также фольгированной внутренней камерой. Кроме того, при подключении к электричеству или аккумулятору машины, такой прибор начинает генерировать холод, действуя по принципу обычного бытового холодильника. В мини-холодильниках также есть небольшое количество хладагента, компрессор и система трубок. При подключенном питании, компрессор начинает гонять хладагент по капиллярным трубкам прибора, воздух внутри камеры мини-холодильника начинает остывать.

Иногда, вместо электричества используется газ в баллонах. Однако учитывайте, что 5л баллона вам хватит на неделю, не больше. А еще, такую установку нельзя перевозить с места на место – она может функционировать только стационарно.

Более усовершенствованные приборы работают на основе такого явления, как поглощение тепла в месте стыковки двух полупроводниковых материалов. Это явление известно как эффект Пельтье. Такой мини-холодильник может получать энергию от простой розетки, прикуривателя в машине или от встроенного генератора. Такая модель будет полностью автономной – ее можно поставить на даче или возить в багажнике авто.

Как вы видите, технологии продолжают шагать вперед, делая повседневную жизнь человека максимально комфортной даже там, где о цивилизации и речи быть не может. Теперь, у вас есть возможность потягивать прохладный напиток, загорая на пляже, даже если поблизости нет ни одного магазина. Теперь можно ездить на длительные пикники и кушать свежие продукты, без риска желудочного расстройства. Можно спокойно размораживать и дезинфицировать холодильник, не ломая голову, куда девать гору продуктов из заморозки.

Кроме того, зная принцип работы сумки-холодильника, вы сможете выбрать действительно практичную и эффективную модель, а также использовать весь ее потенциал. Будьте всегда в ногу со временем и живите комфортно!

10 Маленький шагающий друг

Еще одной интересной разработкой, которой подарил жизнь Kickstarter, стал Гекси (Hexy) — маленький шестиногий робот. Он не обладает какими-то специфическими способностями, а его главным достоинством является невысокая цена (15 000 рублей), а также полностью открытое «железо» и программное обеспечение.

Может показаться, что этого мало. Однако если взглянуть на современные аналоги Гекси, особенно на их ценник, который, как правило, находится в диапазоне от 50 000 до 100 000 рублей, вопросы пропадают сами собой. Поэтому, если кому-то хочется поэкспериментировать с шагающими роботами, Гекси — самый удачный выбор.

Фото в статье: компании-производители; Toshiyuki Aizawa, Sheng Li, Max Rossi/Reuters; Anki; Honda Motor Co., Ltd.; Stanford University; KIBO-ROBOT; Savioke, Inc.; Ecoppia; Aldebaran Robotics; vichly4thai/Fotolia.com

Для чего нужна сумка-холодильник

Сфера использования изотермической сумки чрезвычайно широка. Подумайте сами:

Можно делать большие закупки продуктов, не переживая за их сохранность. Даже полдня гуляя по рынку в жаркий июльский день, вы можете быть абсолютно спокойны за свежесть купленного мяса или молочных продуктов, если носить их в термосумке с аккумуляторами холода;
Можно брать с собой холодные напитки, мороженное и другие продукты на пляж;
Можно хранить в термосумке необходимые косметические средства и лекарства, которые не могут содержаться вне холодильника;
Можно брать с собой скоропортящиеся продукты в дальнюю поездку (на природу, к морю, на дачу, в турпоход);
Можно сохранить выпечку или другие блюда, напитки теплыми, даже если вы устроили вылазку или загородный пикник;
Можно брать на работу, учебу, тренировку свой ланч в небольшом термо-контейнере;
Можно спокойно переждать неожиданное отключение электричества, ремонт или разморозку холодильника без потерь продуктов из морозильной камеры;
В термосумке можно хранить свой улов на рыбалке или добытое на охоте мясо.

Некоторые расчетливые домохозяйки обзаводятся несколькими термосумками разной величины для разных нужд. Одним словом, достаточно купить или сделать сумку-холодильник своими руками, и, поверьте, стоять без дела она у вас не будет!

Расположение ног

Также немаловажным является размещение ног на теле робота. Чтобы робот не упал, надо помнить о положении центра тяжести

Это очень важно

Чтобы робот оставался устойчивым, его центр тяжести должен находиться внутри многоугольника опоры робота.

Опорный многоугольник — это многоугольник, вершинами которого являются точки, в которых ноги фактически соприкасаются с землей. Эта цифра меняется в каждый момент движения. Например, для четвероногого робота с симметрично распределенными ногами, когда все ноги соприкасаются с землей, опорный многоугольник представляет собой прямоугольник или квадрат; если одна нога поднята — многоугольник опоры становится треугольником.

При проектировании робота, который будет двигаться в статически стабильном движении, центр тяжести должен быть расположен таким образом, чтобы он никогда не выходил за пределы многоугольника. Чтобы повысить устойчивость и исключить влияние всех дополнительных динамических эффектов (например, сам факт движения ноги), применяется дополнительный запас прочности. Он заключается в построении ног и корпуса, при котором центр тяжести не приближается к сторонам многоугольника опоры.

Минимальное расстояние между ближайшей стороной текущего опорного полигона и центром тяжести называется статическим запасом устойчивости. Фигура, на следующем рисунке, показывает примерную последовательность опорных полигонов во время движения четвероногим роботом. На этом рисунке также показан центр тяжести робота.

Понятие шага связано с положением ноги по отношению к туловищу робота. Это показано на следующем рисунке:

8 Уборщики промышленного масштаба

При постоянно дорожающих энергоносителях многие страны все больше внимания обращают на альтернативные источники энергии. Так, одним из самых распространенных видов является солнечная энергетика. И правда, в мире довольно много практически не использующихся пустынь, где солнечной энергии в избытке, а флоры и фауны, которой можно было бы навредить, почти нет.

Однако есть и другая проблема: песок и пыль в пустынях быстро снижают эффективность солнечных плантаций. Решение этого вопроса предложила израильская компания Ecoppia. Ее роботы-чистильщики E4 специально адаптированы для очистки солнечных батарей. В будущем подобными системами будут оснащаться все солнечные плантации в засушливых регионах.

Комбинированные мобильные роботы

Ваша идея для создания робота может не относиться ни к одной из вышеперечисленных категорий. Возможно она может состоять из нескольких различных функциональных секций. Еще раз отметим, что данное руководство предназначено для мобильных роботов. Оно не годится для стационарных роботов или стационарных конструкций (кроме манипуляторов и захватов).

робот с манипулятором

Целесообразно учитывать при построении гибридной конструкции использование модульного дизайна. Особенно актуально чтобы каждая функциональная часть могла быть снята и проверена отдельно. Разные проекты могут включать роботов на воздушной подушке, змееподобные конструкции и многое другое.

Преимущества — проектируется и конструируется для удовлетворения конкретных потребностей и является многозадачным. Дополнительно может состоять из модулей, следовательно способно привести к повышенной функциональности и универсальности.
Недостатки — возможна повышенная сложность и стоимость. Отдельные детали должны быть специально спроектированы и изготовлены.

Как собрать шагающего робота своими руками

Как собрать — шагающий робот на солнечной батарее / Интересная штука для сборки / Sekretmastera

Watch this video on YouTube

Для сборки шагающего робота потребуются плоскогубцы, паяльник, ножницы и крестовая отвертка.

Набор включает все детали для сборки. Солнечная батарея довольно мощная и как оказалось обеспечивает движение робота в солнечную погоду и даже при освещении мощным галогеновым прожектором. В комплекте есть держатель двух батарей формата АА. Питание от батарей очень удобно при наладке механизма и запуске робота в помещении. Основание и механика ног робота выполнены из органического стекла. Применены качественные деталями для сборки редуктора. Также есть все детали и проводники для сборки электрической схемы.

Шагающий робот
Набор конструктор шагающий робот
Солнечная батарея
Батарейный отсек
Детали солнечного робота
Метизы, стойки, шестеренки
Электродвигатель робота
Схема робота

Типы роботов

Типы возможных роботов не ограничены, однако наиболее популярными являются:

Наземные — колесные, гусеничные и шагающие роботы
Летающие — самолеты, вертолеты и дирижабль
Плавающие — лодки, подводные лодки, и плавающие роботы
Роботы смешанного типа
Стационарные манипуляторы

Этот урок предназначен для того, чтобы помочь вам решить, какой тип робота нужен для выполнения вашей задачи. Ранее вы думали о том, какие задачи или функции должен выполнять ваш робот (после 1 урока). Теперь вы можете выбрать тип робота, который будет наилучшим образом подходить для ваших потребностей. Ниже вы найдете описание всех основных видов роботов.

Принцип работы танцующего робота

После того как схема собрана и программа загружена в плату Arduino вы можете насладиться управлением роботом. Для управления из Android приложения вам необходимо нажимать в нем соответствующие кнопки (см. рисунок выше), а для управления из окна монитора последовательной связи вам следует в этом окне вводить необходимые команды как показано на следующем рисунке:

Каждая команда заставит робота выполнять определенные действия, также вы можете запрограммировать свой набор этих действий.

Робота можно запитать от адаптера на 12V или с помощью батареи на 9V, которую несложно будет разместить внутри корпуса робота.

Более подробно весь этот процесс можно посмотреть в видео в конце статьи.

Диаграммы походки

Наконец, мы хотели бы вернуться к вопросам схемы походки. Это не будет проблемой для роботов, которые могут двигаться только одним типом походки. Однако при разработке алгоритма походки робота с большим количеством степеней свободы, существует некоторая проблема.

Мы представили эту проблему на следующем рисунке а виде диаграммы. Существенным различием между двумя представленными вариантами является дополнительное пустое поле в периоде походки. В этот момент все ноги находятся на земле, а туловище выталкивается вперед на всю длину шага. Во время фазы стояния на одной ноге, другие движутся в обратном направлении 1/5 длины шага.

Системы управления — отдельная проблема. Простое перемещение даже роботов со многими степенями свободы и поддержкой нескольких простых датчиков расстояния может быть реализовано в восьмиразрядных микроконтроллерах. Написание программы на языках BASIC (bascom, BASIC stamp, BASIC micro) также не является большой проблемой для среднего опытного программиста.

Сборка робота

После того как электрические соединения в схеме робота сделаны и корпус робота готов можно приступать к его окончательной сборке. Перед закреплением сервомоторов убедитесь в том что их оси повернуты на углы, указанные в следующей таблице:

Motor Number (номер мотора)	Motor place (место мотора)	Motor position (позиция мотора)
1	Left Hip motor	110
2	Right Hip motor	100
4	Right Ankle Motor	90
5	Right Hip motor	80

Эти углы можно выставить с помощью программы, приведенной в конце статьи. Просто загрузите программу в плату Arduino (когда все соединения уже сделаны) и напечатайте в окне последовательного монитора (serial monitor) (бодовая скорость: 57600):

1, 100, 110

2,90,100

4,80,90

5,70,80

Окно последовательного монитора у вас после установки всех сервомоторов в необходимые позиции должно выглядеть примерно так:

После того как оси сервомоторов повернуты на необходимые углы смонтируйте их на роботе как показано на следующем рисунке.

Если у вас возникли какие либо затруднения, то посмотрите видео, приведенное в конце статьи. После того как робот собран можно приступать к написанию программы чтобы заставить его танцевать.

5 Свобода для вашего смартфона

Краудфандинговая платформа Kickstarter открыла дорогу в жизнь многим весьма забавным идеям. Не обошла эта тенденция стороной и робототехнику. Например, молодые инженеры Питер Сеид и Фу Ньен предложили превратить в робота смартфон.

При установке на специальную платформу на гусеничном ходу ваш телефон способен перемещаться по комнате, выполнять команды, заданные с помощью специального приложения, а также управляться с другого смартфона или планшета через Интернет. Помимо сугубо развлекательных функций Romo (именно так назвали свое детище разработчики) поможет вам следить за домом во время вашего отсутствия.

Вывод

В данной статье «Шагающие роботы — теория и основы» рассмотрены вопросы, связанные с шагающими роботами, наиболее часто используемыми решениями для реализации походки, и описаны примерные диаграммы походки. Описание всех возможных конструкций ног и методов походки просто невозможно из-за огромного объема информации.

Надеемся, материал вам понравился. Не стесняйтесь узнавать больше о робототехнике, изобретать и конструировать собственных шагающих роботов. Конструкция такого робота доставит вам большое удовлетворение и гордость за себя, особенно когда заработает все как надо.