Шасси

   Итак, сегодня я хочу изложить свои размышления по поводу шасси. Как я уже писал - это самая главная часть нашего будущего железного "питомца", так что подходить к этому вопросу надо с особой тщательностью и щепетильностью. Цели, что должен делать робот, поставлены, пора определиться, как он должен выглядеть. Вообще, в своих поделках многие не придают особого внимания внешнему виду будущего устройства. В результате регулярно получается мутант с торчащими железяками, висящими по краям деталями, тумблерами и целыми платами, иногда всё хозяйство просто развалено на столе, наспех соединено проводами, при этом отпугивает окружающих и бьёт всех током. Утрирую... но так делают. Лично меня такое положение дел не слишком устраивает. Я не претендую на какую-то красоту в своих поделках, но считаю, что их как минимум нужно делать безопасными, как максимум, чтобы на них приятно было посмотреть. В прочем, можно и без этого. Однако, чем робот отличается от, скажем, приёмника? Радио собрал, наладил, зафиксировал критичные узлы и всё - стоит, разговаривает. Робот предполагает по крайней мере постоянное перемещение, в норме - столкновения, даже падения и перевороты. Потому к конструкции:

а) Должны быть применены все меры по предотвращению её разваливания на ходу (ничего от тряски не должно отпаиваться, отрываться, гнуться)

б) Выполнены условия максимальной компактности и устойчивости. Иначе - бесконечные цепляния, застревания и перевороты.

   Во всяком случае, если это колёсный робот, то мы собираем практически мини-автомобиль, со всеми вытекающими последствиями.

  Всё, что мы собираем, должно крепиться к шасси, потому первое, что нужно прикинуть - размеры. Размер здесь имеет значение, и чем меньше робот, тем больше проблем у нас с ним может возникнуть. Дело всё в том, что в мелкого робота сложно впихнуть много всего полезного, а очень хочется. Значит, нужно увеличивать корпус - отличное решение. Увеличили корпус, всё влезло - теперь робот не двигается. Двигатели остались те же, схема управления - та же, корпус слишком тяжёлый... Именно поэтому шасси - единое целое, в котором тщательно распределяется и пространство, и учитывается будущий вес, и подбираются двигатели, передающие механизмы, и прочее-прочее. 

   Определились с размерами, теперь главный вопрос - из чего делать?

   Я бы сказал: из всего, что есть под рукой, но чем легче и прочнее оно будет, тем лучше. На первых порах можно и картонную коробку взять - лишь бы соблюдались принципы прочности, устойчивости и т.д. (см. выше) Мне кажется, что оптимален пластик. Во всяком случае, для нашего напольного, комнатного робота. Пластик прочный и при этом лёгкий. Если собирать что-то уж совсем настольное - там можно спуститься до картонной-бумажной версии, если размеры будут больше, а мощность двигателей и аккумуляторов позволят - хорош будет алюминий. Во всяком случае, из него получаются великолепные, сравнительно лёгкие и очень прочные каркасы даже для летающих моделей. Остальные металлы следует использовать с осторожностью. Из стали я лично предпочитаю разве что болты и оси для колёс. Однако, увеличение мощности робота и его габаритов может расширить этот список. В прочем, металлы всё равно достаточно тяжёлые  и недешёвые, так что в любой современной технике их применение ограничивается разумной необходимостью.

   

  Итак, я решил остановиться на пластиковом корпусе. Для этих целей была выбрана вот такая пластиковая коробочка, которая изначально являлась кейсом для жёсткого диска.

  Штука оптимальная - внутри достаточно места, много отверстий, на которые можно будет прикрепить управляющие схемы и подвижные конструкции, пожалуй, сам пластик тяжеловат, но зато он очень прочный.

   Дальше началась многочасовая (это не шутка) работа по компоновке деталей внутри этого корпуса.

   В результате вышел вот такой вот прототип. По полу катается, колёса поворачиваются - всё супер. Руль сзади пассивный - предполагалось, что интенсивность вращения левого и правого колеса будут отклонять задние колёса вслед за собой и способствовать поворачиванию. В общем, всё замечательно - дальше цепляем двигатели.

   Двигатели, кстати, очень удобно крепить стяжками! В строительном магазине их продают пакетами за копейки. Моторчики были куплены в магазине радиодеталей, стоят такие - максимум несколько долларов за штуку, я уже не помню, за сколько брал, но пусть рублей по сто. На фото видно, что от каждого мотора на оси идёт зубчатая передача. Вот такие зубчатые колёса я не знаю, где доставать - у нас в продаже их нет. Как я уже писал, достаю их из старых CD-дисководов, благо по друзьям и знакомым сломанный материал на запчасти всегда набирается. Про зубчатые передачи ещё хочу написать отдельную статью, сейчас скажу, что вот такой способ - передавать с маленького колеса на большое эффективнее организует вращающее усилие мотора (как это по науке называется не знаю). В общем, так делают во всех радиоуправляемых моделях, и так оно эффективнее.

   Наконец добавляем кейс под батарейки, всё соединяем, подключаем радиоуправление от игрушечной машинки и...! И не едет... берём робота в руки, поднимаем с пола, нажимаем джойстик - колёса понеслись с бешеной скоростью в воздухе. Ставим обратно на пол - бесполезно, только лёгкие дёрганья на месте. В чём дело? Дело в том, что всё собрано неудачно. Как выяснилось в последствии, управляющая двигателями микросхема на плате из радиоуправляемой машинки слишком ограничивала ток, но до этого доходишь через несколько дней копаний и переделываний шасси...

Как устроен робот?

   Думаю, что ответом на такой вопрос напрашивается другой: "А какой робот Вас интересует?". Здесь мы говорим о несложных роботах, которые беззаботно снуют по полу, от чего-то отпрыгивают и чем-то мигают, потому и устройство их будет далеко не таким сложным, как может кому-то показаться в начале. Есть даже у таких безделушек очень важные конструкционные части, от согласованности которых прямо будет зависеть, что они смогут делать и смогут ли вообще что-либо, чего уж говорить о больших сложных машинах.

   Всех роботов можно поделить на две группы: цифровые и аналоговые. Цифровые - те, которыми управляют какие-никакие, но компьютеры, у аналоговых всё значительно проще, а деталей обычно куда меньше. С них мы и начнём, более того, с них и советую начинать всем, кто решил собирать нечто подобное.

    Самый что ни на есть простой робот состоит из:

• Шасси
• Двигателя
• Источника питания
• Управляющей электроники

   Коротко о главном:

   Шасси - со мной можно поспорить, но это самая главная часть робота. Это корпус, это основа с колёсами, гусеницами, ногами, руками, пропеллерами, гребными винтами - не знаю, что Вы ещё на неё планируете повесить. Я пока ограничиваюсь колёсами. Без шасси - это не робот, это куча бесформенного электрического хлама, разбросанная на столе. От того, какой будет эта основа, зависит вся дальнейшая судьба проекта. Я ещё планирую вернуться к этой теме отдельно. Пока скажу только, что эту часть робота, несмотря на кажущуюся простоту, нужно заранее очень хорошо продумывать, чтобы сборка не превратилась в многократную переделку одного и того же. Для своих простейших проектов я всегда собирал шасси в виде тележки из конструктора - просто и надёжно. Шасси всех видов и форм сейчас легко можно заказать в интернет-магазинах, но цены на них какие-то заоблачные. Обычно, начиная от нескольких десятков долларов. Регулярно, как многие и делают, выгоднее купить радиоуправляемую игрушку - там уже и моторы, и колёса, и корпус готовые, да и цены не такие кусачие. Остаётся только вынуть всё лишнее и вставить, что нравится - выбор за роботоконструктором.

Здесь можете прочитать о моём первом опыте сборки шасси, к сожалению неудачном...

   Двигатель - у простейшего робота он один, но уже когда возникает потребность куда-то поворачивать, одного двигателя становится ой как недостаточно. Вообще, двигатель можно отнести к шасси, и рассматривать его там, но уж очень это важная деталь. Подбор двигателя - занятие ответственное, потому что регулярно оказывается, что то, что мы выбрали или в результате слишком мощное или (что ещё хуже) - слишком слабое. Когда при первом раскладе у нас начнутся проблемы с питанием робота, во втором он просто никуда не поедет, а это самое большое разочарование. Достать двигатели сейчас тоже не проблема. Всё это или заказывается через интернет, или покупается в магазинах радиодеталей, либо же выковыривается из сломанной техники, я лично не гнушаюсь разборкой CD-дисководов, там вообще много чего интересного есть ещё. Двигатель управляет колёсами (или чем нравится). Можно прицепить их напрямую, но значительно лучше через зубчатую передачу. Кстати, этого добра тоже навалом в старых сидюках.

   Источник питания - батарейки, аккумуляторы и всё, что вырабатывает электричество в достаточных размерах. Конечно, было бы замечательно запитать робота по проводам, однако, обычно предполагается, что оно должно куда-то само уезжать и там автономно выполнять задачи. В общем, если робот будет путешествовать дальше крышки стола - никаких проводов. Более того, не советую так робота даже в тестовом режиме питать. При весьма приличном весе аккумуляторов регулярно получается, что как только они добавляются к весу нашего робота, он отказывается куда-либо трогаться с места. Выбор источника питания для серьёзного проекта - штука очень ответственная. Я лично пока обходился телефонными аккумуляторами и пальчиковыми батарейками, но в перспективе нужно будет вырастать из них.

  Управляющая электроника - вообще, можно и без неё, совсем - вставил батарейки, двигатель заработал, колёса закрутились, робот готов. Однако, что это за робот, который только тупо колёсами крутит и ничего не делает. Хочется научить его делать хоть что-то. Пожалуй, без радиодеталей здесь не обойтись. Конечно, чем сложнее задача, тем сложнее будет и электронная начинка. Однако, простейшие вещи можно собирать и из очень простых схем. Заодно осваивать принципы работы транзисторов, резисторов, конденсаторов и прочих электронных компонентов.

   Всё ли это? Нет, это только самый минимум, чтобы хоть что-то заработало. В завершение хочу выложить свой уже достаточно давний проект, к которому ещё не раз собираюсь вернуться. Проект элементарный, но как я уже писал, даже такой проект можно бесконечно модернизировать. Такого робота я обозвал Lightbot - то есть робот, который едет на свет.

Модель проста до безобразия. Четырёхколёсная тележка, один слабенький двигатель из CD-дисковода, аккумулятор от сотового, выключатель, пара-тройка транзисторов (я брал германиевые, старые советские МП-40, вообще сейчас бы пожалел их - такой раритет всё-таки), а вообще любых - помощнее, пара резисторов для токоограничения, чтоб ничего не спалить, несколько проводов, ну и солнечная батарея из калькулятора для управления. Свет включаем, батарея ток вырабатывает - робот едет. Свет выключаем - останавливается. Самое то - побаловаться для начала.

Вот схема: 

На этом завершаюсь, всем творческих успехов!

С чего начинается проект

   Любой проект начинается с огромного желания его, этот проект, во что бы то ни стало сделать. Сразу после этого суровая реальность начинает диктовать нам свои законы, и оказывается, что желания мало, что нужно ещё и время, нужно терпение, финансовые затраты, знания, голова, прямые руки и умение всем этим делом распорядиться.

   С чего начинается робот?

   Для сборки техники всё то, что перечислено выше необходимо не меньше, чем в любом другом деле. И регулярно бывает так, что чего-то из этого непременно нет. Проблема? Конечно. Но проблема, на самом деле, решаемая. Мне в своё время долго и доходчиво объясняли, чего мне не дано, чего дано только избранным, и чего я никогда не сделаю. С такими подходами я прожил немало лет, пока до меня не дошло, что желание и интерес к чему-то всё равно перевесят. Нет времени - найди время, нет средств - заработай, не умеешь держать отвёртку - научись. С мозгами дело обычно обстоит сложнее... но, знаете, я среди людей клинических дураков встречал весьма нечасто, а я, что говорить, с людьми постоянно работаю. А значит и научиться чему-то и понять - человек может, когда ему это станет нужно. К чему я развёл всю эту лирику? А к тому, дорогой читатель, чтобы у Вас не возникло желание бросить интересное дело, не начав его из-за пустых сомнений в своей неспособности к нему. Злейший враг человека - неуверенность в себе. С ним может конкурировать только излишняя самонадеянность. Так что на вопрос "С чего начать?" я бы ответил: с трезвой оценки того, зачем мне это надо, и если это действительно интересно, тогда остаётся только начать.

   Довольно философии. Хочется что-то собирать. Так что пора определиться с тем, что же именно нам нужно. Хочу сразу обратить внимание, что здесь речь не пойдёт о сборке робота-гуманоида, который обыграет вас в шахматы, принесёт тапочки и сбегает за пивом на кухню. Правда, если у кого-то цель собрать именно это - что же, дерзайте! Мои цели, однако, куда более приземлённые. Попробуем сформулировать:

1) Это должен быть автономный робот с низким энергопотреблением.

2) Робот должен иметь небольшие размеры и свободно двигаться по квартире.

3) У него должен быть набор функций, выполняемых без участия человека, таких как: движение от/к свету, реагирование на препятствия, управление скоростью и направлением движения, возможно, сбор информации, радиоуправление, обратная связь с человеком и т.п.

4) Должна присутствовать возможность модернизации и развития проекта.

5) Робот по максимуму с нуля собирается своими руками из доступных деталей.

По поводу сборки с нуля. В принципе, есть два варианта: делать самому и купить в магазине. В век капитализма купить можно совершенно всё. То есть сборку можно свести к покупке конструктора, запаиванию в нужные места по инструкции нужных деталей, заливку отлаженной прошивки в процессор и счастливое созерцание мигающих светодиодов и крутящихся моторчиков. Это интересно, это замечательно, но я об этом писать не буду. Моя цель - собственная разработка: мучительная сборка корпуса, травление печатных плат и написание прошивки с кучей глюков, которые потом надо отлавливать и по одному расстреливать на месте. Да, это всё не для слабонервных, но в этом и прелесть занятия. Я не знаю, что из этого выйдет, хотя... кое-что уже вышло, не знаю, на чём остановлюсь, но знаю, что я хочу построить. Итак, у нас есть цели, и это главное.

Начало...

   Всем Привет!

   Сегодня я начинаю вести свой блог, который хочу посвятить созданию своего собственного робота. Чего уж там... мечта эта давняя, ещё со школы, да и у кого не было такой мечты? Но, пока учился в школе, с этим делом что-то не заладилось, кружок по радиоэлектронике прошёл мимо меня, или я мимо него... короче говоря, интерес по электронно-железячной части оставался не реализован. В конце девяностых стали появляться компьютеры, так что увлечения  сместились в область ковыряния в ПК и написание супер-крутой стратегии на Turbo Pascal и Visual Basic. Как сейчас помню, свой первый комп я отчаянно раскурочил лет в 15, при первой появившейся возможности. Это был 133 мегагерцовый первый пень с 16 мегабайтами оперативки. Разобрал очень даже удачно. Обратно тоже собрал, включил - не работает, подождал... дым, который пошёл от проводки ознаменовал окончание моего первого  компьютерного ремонта. 

   Сейчас уже, конечно, много времени прошло. С тех пор я собрал уже не один комп и ещё много всего интересного, за плечами уже высшее образование, между прочим, совсем далёкое от техники. Однако, интерес всё равно остался. Это не превратилось в способ зарабатывания денег, но стало чудесным хобби. На сколько чудесным? Мне нравится то, что я делаю. Это дополняет мою работу, в которой этого нет, не предвидится, и, может быть это к лучшему. На самом деле, роботостроение - это только вершина айсберга. На столе сейчас незаконченный дозиметр, в коробке ждёт своего часа ламповый усилитель - никак не соберусь смотать к нему выходник, проекты на лампах, проекты на микроконтроллерах - уже не так мало сделано, но ещё необъятное море, чего хотелось бы сделать. И из всего этого для обсуждения здесь я выбрал робота.

   Почему робот?  Наверно, если кто пытался собирать, тот уже понял, что это - проект длиною в жизнь. Это можно начать, это можно бросить, но закончить это не возможно. Сам процесс сборки - бесконечное усовершенствование. Здесь, в этом блоге мне бы хотелось делиться с теми, кому это интересно, самим процессом, идеями, наработками, схемами. В первую очередь это может быть интересно тем, кто собирается начать, но пока не знает, с чего. Я ни сколько не претендую на роль профессионала в вопросах будь то программирования или инжиниринга. Вообще, не ставлю так проблему. Здесь речь скорее пойдёт о хобби ради хобби - не более и не менее.