Многие люди хотели бы сконструировать робота, как машину, которая бы работала автономно. Однако, если немного расширить понятие слова “робот”, то телеуправляемые объекты могут вполне считаться роботом. Возможно, вы подумаете, что сложновато это будет, собрать робота на пульте управления, но все на самом деле легче, чем кажется. Данная статья вам поведает, как собрать телеуправляемого робота.

Шаги

    Определитесь с тем, что вы будете строить. Вы вряд ли сможете собрать полномасштабного, двуногого гуманоида, который сможет выполнять все ваши прихоти. К тому же это не будет и робот с различными клешнями, способными хватать и перетаскивать 5-ти килограммовые объекты. Вы начнете с постройки робота, который сможет перемещаться вперед - назад, влево и вправо по беспроводной команде с пульта управления. Однако, после того, как вы освоите основные аспекты, вы сможете усовершенствовать свою конструкцию и добавить различные инновации, просто следуйте указанию: “Нет на свете законченного робота”. Всегда можно что-то добавить и улучшить.

    Семь раз отмерь - один раз отрежь. Перед тем, как начинать непосредственную сборку робота, даже перед заказом необходимых деталей. Ваш первый робот будет выглядеть, как два серводвигателя на плоском кусочке пластмассы. Данный дизайн очень прост и оставляет вам место для усовершенствований. Размер такой модели будет примерно 15 на 20 сантиметров. Для создания такого простого робота вы можете просто схематически нарисовать его с помощью линейки, бумаги и карандаша в реальном размере. Для более крупных и сложных проектов, вам понадобится изучить правила масштабирования и автоматизированного программирования.

    Выберите нужные вам детали. Хотя еще не время заказывать детали, но вам следует уже их выбрать и знать, где купить. Если вы заказываете по интернету, то лучше найти все детали на одном сайте, что поможет вам сэкономить на доставке. Вам понадобится материал для рамки или ходовой части, 2 серводвигателя, батарея, радиопередатчик, передатчик и приемник.

    • Выбор сервомоторов, которые вам необходимы для приведения робота в движение. Один мотор будет двигать передние колеса, а второй - задние. Таким образом, вы сможете использовать самый простой метод рулевого управления, - дифференциальную передачу, означающую, что оба мотора вращаются вперед при движении робота вперед, оба мотора вращаются назад при движении робота назад, а для совершения одного из поворотов, - один мотор работает, а другой нет. Серводвигатель отличается от обычного двигателя переменного тока тем, что первый способен только вращаться на 180 градусов и передавать информацию обратно на свою позицию. Данный проект будет задействовать сервомотор, потому что так будет легче и вам не нужно покупать дорогой регулятор скорости или отдельную коробку передач. После того, как вы разберетесь в том, как собрать робота на пульте управления, вы сможете сконструировать другого или модифицировать того, что у вас есть, используя двигатели переменного тока вместо сервомоторов. Существует 4 важных аспекта, о которых стоит серьезно подумать перед покупкой сервомотора, а точнее: скорость, крутящий момент, размер/вес и, если их можно модифицировать на вращение на 360 градусов. Поскольку сервомоторы способны вращаться только на 180 градусов, ваш робот сможет продвинуться только лишь немного вперед. При возможности модификации на 360 градусов, вы сможете настроить двигатель так, что он будет беспрерывно вращаться в одну сторону и позволять роботу ехать постоянно в одну или другую сторону. Размер и вес очень важны для данного проекта, потому что, скорее всего, у вас останется много свободного места в любом случае. Постарайтесь найти что-нибудь среднего размера. Крутящий момент является мощностью двигателя. Именно для этого используется коробка передач. Если у мотора нет коробки передач и крутящий момент низкий, то ваш робот, скорее всего, и с места не сдвинется поскольку ему не хватит на то мощности. Вы всегда можете купить и присоединить более сильный или быстрый двигатель после завершения сборки. Помните, чем больше скорость, тем меньше будет мощность. Рекомендуется приобрести сервомашинку “HS-311” для первого прототипа робота. Данный двигатель располагает хорошим балансом скорости и мощности, является недорогим и подходящим по размеру для данного робота.
      • Так как эта сервомашинка способна только совершать вращение на 180 градусов, вам придется перенастроить ее на 360 градусов, но данная процедура нарушит гарантию на покупку, но вам будет необходимо на это пойти, чтобы дать роботу возможность более свободно передвигаться. Инструкции по этому поводу можно найти в интернете.
    • Подберите батарею. Вам понадобится что-нибудь для поставки энергии для робота. Не пытайтесь использовать источник питания с переменным напряжением (то есть обычная розетка). Используйте беспеременный источник (пальчиковые батарейки).
      • Выберите батарейки. Существует 4 вида батареек, среди которых мы будем выбирать: литий полимерная, никель-металлогидридная, никель-кадмиевая и щелочная батарея.
        • Батареи литий полимер является самыми новыми и невероятно легкими. Однако, они опасные, дорогие и вам нужно будет использовать специальное зарядное устройство. Используйте данный вид батареи, если у вас есть опыт в роботехнике и вы готовы раскошелиться на свой проект.
        • Никель-кадмиевая является обычной перезаряжаемой батареей. Данный вид используется во многих роботах. Проблема заключается в том, что, если вы перезарядите их до того, как они полностью разряжены, они не будут в состоянии работать так же долго, как при полной зарядке.
        • Никель-металлогидридная батарея очень похожа на никель-кадмиевую размером, весом и ценой, но она имеет лучшую эффективность работы, и именно этот вид батареи рекомендуется для начинающих техников.
        • Щелочная батарея является распространенным видом неперезаряжаемой батареи. Эти батарейки очень популярные, дешевые и легкодоступные. Однако, они быстро разряжаются и вам постоянно придется их покупать. Не используйте их.
      • Выберите характеристики батареи. Вам нужно будет подобрать нужное напряжение для вашего набора батареек. В основном используются 4,8 (В) и 6,0 (В). Большинство сервомашинок будут работать на одном из них. Рекомендуется чаще использовать 6.0 (В) (если ваша сервомашинка сможет совладать с этим, хотя большинство из них смогут), потому что это позволит вашему двигателю быть быстрее и мощнее. Теперь вам следует поразмышлять об емкости батареи, которая измеряется в (мА/ч) (милиамперов в час). Чем выше этот показатель, тем лучше, но более дорогие будут и наиболее тяжелыми. Для робота подобного размера лучше всего подойдет 1,800 (мА/ч). Если вам приходится выбирать между 1450 (мА/ч) и 2000 (мА/ч) при одинаковом показателе напряжения и веса, то выбирайте 2000 (мА/ч), так как эта батарея во всех отношениях лучше и будет всего лишь немного дороже. Не забудьте приобрести зарядочное устройство для вашей батареи.
    • Выберите материал для вашего робота. К роботу нужно будет приделать рамку для прикрепления всей электроники. Большинство роботов этого размера изготовлено из пластика или алюминия. Для начинающих рекомендуется использование пластмассовой доски. Данный вид пластика является дешевым и легким в применении. Толщина будет примерно пол сантиметра. Какого размера лист пластмассы следует купить? Возьмите достаточно большой лист, чтобы иметь второй шанс в случае неудачи, но лучше купите столько, чтобы хватило на 4 или 5 попыток.
    • Выберите передатчик/приемник. Данная деталь будет самой дорогой частью вашего робота. К тому же это будет и самой важной частью, так как без этого, ваш робот не сможет ничего сделать. Рекомендуется начать с очень хорошего передатчика/приемника, ведь именно эта деталь может послужить препятствием в усовершенствовании вашего робота в будущем. Дешевый передатчик/приемник приведет робота в движение очень даже неплохо, но, скорее всего, на этом все возможности вашего механического творения и закончатся. Так что вместо покупки дешевого прибора сейчас, а дорогого в будущем, лучше сэкономить деньги и купить дорогой и мощный передатчик/приемник уже сегодня. Хотя, существует всего несколько частот, которые вы можете использовать, наиболее распространенными являются: 27 (МГц), 72 (МГц), 75 (МГц) и 2,4 (МГц). Частота 27 (МГц) используется для самолетиков и машинок. Частота 27 (МГц) чаще всего задействуется в детских игрушечных машинках. Данная частота рекомендуется для очень маленьких проектов. Частота 72 (МГц) может быть задействована только для больших моделей игрушечных самолетов, так что будет незаконно использовать такую частоту, ведь вы можете нарушить сигнал большой модели самолета, которая может совершить крушение на голову прохожему и покалечить или даже убить его. Частота в 75 (МГц) используется только для наземных целей, так что смело воспользуйтесь ею. Однако, нет ничего лучше частоты 2,4 (ГГц), которая подвержена наименьшему количеству помех, и мы вам очень рекомендуем потратить немного больше средств и выбрать передатчик/приемник с именно этой частотой. После того, как вы определились с частотой, вам следует определить сколько каналов вы будете использовать. Количество каналов определяет сколько функций ваш робот будет поддерживать. Один канал будет отведен на езду вперед и назад, второй будет отвечать за повороты влево и вправо. Однако, рекомендуется обзавестись как минимум тремя каналами, потому что вам может захотеться добавить что-то еще в арсенал движений робота. С четырьмя каналами вы также получите два джойстика. Как мы заметили ранее, вам следует приобрести один из самых лучших передатчиков/приемников с тем, чтобы не покупать еще один потом. К тому же вы сможете использовать этот же самый прибор и в других роботах или научно-технических проектах. Советуем присмотреться к 5-канальной радио системе “Spektrum DX5e MD2” и “AR500”.
    • Выберите колеса. При выборе колес, обратите внимание на три основных аспекта: диаметр, сцепление и насколько они подходят к вашему двигателю. Диаметр - это длина колеса от одной стороны, проходя через центральную точку, на другую сторону. Чем больше диаметр колеса, тем быстрее оно будет вращаться и, тем на большую высоту оно сможет заезжать, и, тем меньше сцепление с поверхностью земли оно будет иметь. Если вы приобрели маленькие колеса, то вряд ли они проедут в труднопроходимой зоне или разгонятся до сумасшедшей скорости, но взамен вы получите от них больше мощи. Сила сцепления означает то, как хорошо колеса сцепляются с поверхностью земли с помощью резинового или пенорезинового покрытия так, что колеса не скользят по поверхности. Большинство колес, созданных для присоединения к серводвигателю, не создаст особых трудностей. Рекомендуется использовать колесо диаметра 7 или 12 сантиметров с резиновым покрытием вокруг них. Вам понадобится 2 колеса.

  1. Теперь, когда вы выбрали необходимые детали, закажите их через интернет. Постарайтесь заказывать их с как можно меньшего количества сайтов, что позволит вам сэкономить на доставке и получить все детали в одно и то же время.

    Измерьте и вырежьте рамку. Возьмите линейку и режущий предмет, и измерьте длину и ширину ходовой рамки, примерно 15 (см) на 20 (см). А теперь, проверьте насколько ровные у вас получились линии. Помните, семь раз отмерь, один раз отрежь. Если вы используете пластиковую доску, то вам удастся ее разрезать точно так же, как и ее деревянную тезку.

  2. Соберите робота. На данный момент вы располагаете всеми необходимыми материалами и вырезанной ходовой частью.

    1. Поместите серводвигатели на донную сторону пластмассовой доски около края. Та сторона сервомотора, которая имеет стержень должна быть направлена во внешнюю сторону. Убедитесь в том, что у вас достаточно места для зацепления колес.
    2. Прикрепите колеса к моторам, используя винтики, которые вам доставили вместе с моторами.
    3. Прилепите один кусочек липучки на приемник, а другой - на батарейный блок.
    4. Прилепите два кусочка противоположного вида липучки на робота и прикрепите приемник и батарейный блок к нему.
    5. Перед вами предстал робот с двумя колесиками с одной стороны, а другая сторона которого просто тащится по полу, но мы пока не будем добавлять третьего колеса.
    • Попробуйте положить на робота ваш старый “смартфон” с камерой и используйте его как движущееся записывающее устройство. Вы можете использовать видео чат для того, чтобы видеть то, куда направляется робот, что даст вам возможность вывести его за пределы вашей комнаты без вашего сопровождения.
    • Добавьте наворотов. Если на вашем передатчике/приемнике расположен дополнительный канал, то вы можете сделать клешню, которая сможет закрываться, а если вы располагаете несколькими каналами, то ваша клешня будет способна как открываться, так и закрываться. Используйте свое воображение.
    • Если вы нажимаете вправо, а робот едет влево, то попробуйте присоединить проводки на приемнике по-другому, так, например, если вы воткнули правый серводвигатель в канал 2, а левый сервомотор - в канал 1, то поменяйте их местами.
    • Возможно, вы захотите приобрести адаптер, который позволит подсоединить батарею к зарядному устройству.
    • Вы можете предпочесть использовать 12-ти вольтовую батарею постоянного тока, что улучшит скорость и мощность робота.
    • Убедитесь в том, что вы купили передатчик и приемник одной частоты. Также, убедитесь в том, что приемник имеет такое же или большее количество каналов, что и передатчик. Если на приемнике больше каналов, чем на передатчике, то только меньшее количество каналов будет подвластно использованию.

    Предупреждения

    • Новичкам не следует использовать источник переменного питания (домашняя розетка) для домашних проектов. Переменный ток очень опасен.
    • Не настраивайтесь на частоту в 72 (МГц), если только вы не строите самолетик, так как вы нарушите закон, использовать эту частоту на наземных игрушках, а также вы рискуете покалечить или убить кого-либо.
    • Не используйте 12 (В) батарею непеременного тока на 110-240 В батарее переменного тока, что вскоре может привести двигатель в негодность.
    • Использование 12 (В) непеременного тока может взорвать двигатель, если он не поддерживает такую батарею.

Сделать самый простой робот под силу даже тем, кто только взял в руки паяльник.

Преимущественно наш робот (в зависимости от конструкции) будет бегать на свет либо наоборот убегать от него, бежать вперед в поисках луча света или же пятиться как крот назад.

Для нашего будущего «искусственного интеллекта» понадобятся:

  1. Микросхема L293D
  2. Маленький электромотор М1 (его можно вытащить из игрушечных автомобилей)
  3. Фототранзистор и резистор с номиналом 200 Ом.
  4. Провода, батарейка и, конечно же, сама платформа, где это все будет размещаться.

Если в конструкцию добавить еще парочку ярких светодиодов, то легко можно добиться, того, что робот просто будет бегать за рукой или даже следовать по светлой или темной линии. Наше создание будет типичным представителем роботов класса BEAM. Принцип поведения таких роботов заключается на «фоторецепции», то есть свет, в данном случае, будет выступать в качестве источника информации.

Наш робот будет двигаться вперед, при попадании на него луча света. Такое поведение устройства называется «фотокинезисом» – ненаправленное увеличение или уменьшение подвижности в ответ на изменение уровня освещенности.

В нашем устройстве, как было сказано выше, использовался фототранзистор n-p-n структуры – PTR-1 в качестве фотосенсора. Здесь можно использовать не только фототранзистор, но и фоторезистор или фотодиод, так как принцип работы у всех элементов одинаковый.

На рисунке сразу приведена монтажная схема робота. Если Вы еще не достаточно хорошо знакомы с техническими условными обозначениями, то, здесь исходя из этой схемы, несложно будет понять принципы обозначения и подсоединения элементов друг к другу.

GND . Провода, соединяющие различные элементы схемы с «землей» (отрицательный полюс источника питания), обычно на схемах не отображают полностью. Вместо этого рисуют маленькую черточку, обозначающую соединение с «землей». Иногда, рядом с черточкой пишут «GND» – от анг. слова «ground» – земля.

Vcc . Данное обозначение показывает, что через эту часть схема соединена с источником питания – Положительный полюс! Иногда на схемах вместо этих букв часто пишут номинал тока. В данном случае +5V.

Принцип действия робота.

При попадании на фототранзистор (на схеме он указан как PRT1) луча света, на выходе микросхемы INPUT1 появляется положительный сигнал, который заставляет мотор М1 – работать. И наоборот, когда луч света перестает освещать фототранзистор – сигнал на выходе микросхемы INPUT1 исчезает, следовательно, и мотор останавливается.

Резистор R1 в данной схеме предназначен компенсации, проходящего тока через фототранзистор. Номинал резистора 200 Ом – конечно можно сюда припаять резисторы и с другими показателями номиналов, но следует помнить, что от номинала будет зависеть чувствительность фототранзистора, а значит и работоспособность самого робота.

Если номинал резистора будет большим, то робот станет реагировать только на очень яркий луч света, а если небольшим – то и чувствительность будет намного выше.

Коротко говоря – не следует использовать в данной схеме резисторы с сопротивлением менее 100 Ом, иначе фототранзистор может просто-напросто перегреться и выйти из строя.

Цифровой и аналоговый мультиметры Проведение замеров Чтение схем: экранирование, заземление Чтение схем: лампы и фотоэлементы Ремонт электрического чайника Часы с проецированием изображения своими руками

Сейчас появилось великое множество возможностей, которые позволяют начать создавать роботов не имея каких-то супер-пупер особенных таких знаний. И это великолепно! Потому что запускает лавину познания.

Причём начинать нужно не со знаний. Не знания должны быть паровозом. Знания это багаж, который едет в этом поезде. А что же тогда паровоз? А паровоз - это как раз незнание того, как бы так сделать, чтобы нечто делалось само собой. Строительство робота - это как раз обретение такого знания.

Чтобы не погрязнуть в примерах давайте возьмём один только пример. Самый тривиальный пример. Пусть робот перемещается по комнате не впечатываясь в стены. Что нужно знать:

1. Какой будет механика перемещений. (У большинства роботов есть механика, но бывают и бестелесные роботы, например, биржевые.) Если у вас нет знаний в этой области, то сразу начинайте их приобретать. Какие есть механизмы для перемещения, по ровной поверхности, по неровной, шагающие, на колёсах… Если на можете сделать такой механизм, найдите готовый. Разберите и соберите его заново, если это возможно.

2. Как робот будет взаимодействовать с внешним миром. Тут хорошо бы иметь знания в радиоэлектронике и/или информационных технологиях, чтобы понимать как считывать звуковые, оптические, механические сигналы, как получать информацию из сети (последнее особенно важно для бестелесных роботов). Минимальные знания уже подойдут, недостающие нужно немедленно начать восполнять. Благо вы можете использовать огромное количество модульных элементов и датчиков, сопрягаемых с уже готовыми контроллерами, которые превращают сигналы этих датчиков просто в числа. (если интересно, можно в комментариях обсудить/обменяться ссылками/адресами, где всё это приобретается)

3. (самое важное) Как робот будет думать. Надо определиться в чём заключается его «мыслительная» деятельность. Для выбранного примера это всего лишь умение в нужные моменты времени включать и выключать N электродвигателей в зависимости от измеренного расстояния до стены впереди (как минимум). Для мыслительной деятельности роботу нужен программируемый блок с микропроцессором. Есть множество готовых платформ для конструирования роботов (Arduino, Матрёшка, Strawberry Pi, Iskra, Troyka и др. Опять приглашаю в комментарии: делитесь ссылками, спрашивайте)

Сразу возникает вопрос: значит надо знать программирование? Строго говоря да. Но среди перечисленных платформ есть такие, в которых программирование осуществляется в визуальной среде без использования какого-либо конкретного языка программирования. (Т.е. внимание! Не обязательно знать программирование чтобы начать. Но естественно обязательно знать, чтобы продолжить)

Вот три основных косточки, на которых надо иметь сухожилия начальных знаний и навыков, доступных даже ребёнку, и на которых потом наращивать мясо высших инженерных знаний:

  • строить механизмы из конструктора - в перспективе это весь спектр «механических наук»: физика (механика), детали машин и механизмов, сопромат, гидравлика и т.п.
  • знать, как обеспечивается взаимодействие с внешним миром (даже детские конструкторы сегодня снабжены модулями-датчиками) - в перспективе это программирование, сетевые протоколы, физика (электричество, оптика, акустика, радиолокация, и т.д.)
  • иметь начальное представление о программировании: переменные, алгоритмы - в перспективе программирование (разные языки и парадигмы программирования), алгоритмы и структуры данных, базы данных. Выбор языка программирования не принципиален, выбор очень широк, от визуальных сред для детей, но ассемблера конкретного микропроцессора. Вы сами можете выбирать в зависимости от имеющихся знаний

Ну, и напоследок, для вдохновения посмотрите (и это не реклама, я к этому производителю не имею отношения (поделитесь другими примерами)) какие есть детские инструменты для создания роботов

Как создать робота?



Когда речь заходит о роботах, мы представляем себе гигантскую машину с искусственным интеллектом, как в фильмах про Робокопа и т. д. Однако робот не обязательно должен быть большим и технически сложно сделанным устройством. В этой статье мы расскажем, как создать робота в домашних условиях. Сотворив собственного мини-робота, вы убедитесь, что никаких специальных знаний и инструментов для этого не потребуется.

Материалы для работы

Итак, создаем робота своими руками, подготовив следующие материалы для конструирования:

  • 2 небольших куска проволоки.
  • 1 маленький игрушечный двигатель на 3 Вольта.
  • 1 батарейка АА.
  • 2 бусины.
  • 2 небольших квадратных куска пенополистирола разного размера.
  • Клеевой пистолет.
  • Материал для ножек (скрепки, головка зубной щетки и т. д.).

Инструкция по созданию робота

Теперь перейдем к поэтапному описанию, как создать робота:

  1. Приклейте больший кусок пенополистирола к игрушечному двигателю к стороне с металлическими контактами сверху. Это необходимо, чтобы защитить контакты от попадания влаги.
  2. Сверху куска пенополистирола приклейте батарейку.
  3. Второй кусок пенополистирола приклейте сзади двигателя, чтобы создать небольшой весовой дисбаланс. Именно благодаря этому дисбалансу робот получит возможность перемещаться. Дайте клею высохнуть.
  4. Приклейте ножки к двигателю. Чтобы ножки держались максимально прочно, к двигателю сначала необходимо будет приклеить небольшие куски пенополистирола, а уже к ним затем приклеить ножки.
  5. Проволоку к двигателю можно либо примотать изолентой, либо припаять. Второй вариант более предпочтителен - так робот прослужит значительно дольше. Оба куска проволоки необходимо припаять к металлическим контактам на двигателе максимально крепко.
  6. Далее вам необходимо будет присоединить любой из кусков проволоки к одной из сторон батарейки, к «плюсу» или к «минусу». Ее можно прикрепить к батарейке либо при помощи изоленты, либо при помощи клеевого пистолета. Крепление при помощи клея более надежно, но при его нанесении необходимо быть максимально осторожным, так как если вы используете слишком много клея, контакт между проволокой и батарейкой будет потерян.
  7. Приклейте бусины к батарейке для имитации глаз.
  8. Подсоедините второй кусок проволоки к другому концу батарейки, чтобы привести робота в движение. В данном случае лучше использовать не клей, а изоленту. Так вы легко сможете разомкнуть контакт и остановить робота, когда он вам надоест.

Такой робот прослужит ровно столько, на сколько хватит заряда батарейки. Как видите, создание роботов в домашних условиях — это довольно увлекательный процесс, в котором нет ничего сложного. Безусловно, вы можете впоследствии попробовать создать и более сложные, программируемые модели. Однако для их создания вам потребуются определенные знания и дополнительные материалы, которые продаются в магазине электротехники. Такой же игрушечный мини-робот можно легко сделать вместе с ребенком за считанные минуты.

Сделать робота можно, используя лишь одну микросхему драйвера моторов и пару фотоэлементов. В зависимости от способа соединения моторов, микросхемы и фотоэлементов робот будет двигаться на свет или, наоборот, прятаться в темноту, бежать вперед в поисках света или пятиться, как крот, назад. Если добавить в схему робота пару ярких светодиодов, то можно добиться, чтобы он бегал за рукой и даже следовал по темной или светлой линии.

Принцип поведения робота основывается на "фоторецепции" и является типичным для целого класса BEAM-роботов . В живой природе, которой будет подражать наш робот, фоторецепция - одно из основных фотобиологических явлений, в котором свет выступает как источник информации.

В качестве первого опыта обратимся к устройству BEAM-робота , двигающегося вперед, когда на него падает луч света, и останавливающегося, когда свет перестает его освещать. Поведение такого робота называется фотокинезисом - ненаправленным увеличением или уменьшением подвижности в ответ на изменения уровня освещённости.

В устройстве робота, кроме микросхемы драйвера моторов , будет использоваться только один фотоэлемент и один электромотор. В качестве фотоэлемента можно применить не только фототранзистор, но и фотодиод или фоторезистор.
В конструкции робота мы используем фототранзистор n-p-n структуры в качестве фотосенсора. Фототранзисторы на сегодняшний день являются, пожалуй, одним из самых распространенных видов оптоэлектронных приборов и отличаются хорошей чувствительностью и вполне приемлемой ценой.


Схема робота с одним фототранзистором

Из бесед Бибота и Бобота

Дорогой Бобот, а можно ли использовать в приводимой схеме простейшего робота какие-либо другие микросхемы, например L293DNE?

Конечно, можно, но видишь ли, в чем дело, дружище Бибот. Настоящая выпускается только группой компаний ST Microelectronics . Все остальные подобные микросхемы являются лишь заменителями или аналогами L293D . К таким аналогам относятся американской компании Texas Instruments , от Sensitron Semiconductor ... Естественно, что, как и многие аналоги, эти микросхемы имеют свои отличия, которые тебе будет необходимо учитывать, когда ты будешь делать своего робота.

А не мог бы ты рассказать об отличиях, которые мне необходимо будет учесть при использовании L293DNE.

С удовольствием, старина Бибот. Все микросхемы линейки L293D имеют входы, совместимые с TTL-уровнями*, но лишь совместимостью уровней некоторые из них не ограничиваются. Так, L293DNE имеет не только совместимость с TTL по уровням напряжения, но и обладает входами с классической TT-логикой. То есть на неподключенном входе присутствует логическая "1".

Прости, Бобот, но я не совсем понимаю: как же мне это учитывать?

Если на неподключенном входе у L293DNE присутствует высокий уровень (логическая "1"), то и на соответствующем выходе мы будем иметь сигнал высокого уровня. Если мы теперь подадим на рассматриваемый вход сигнал высокого уровня, говоря по другому - логическую "1" (соединим с "плюсом" питания), то на соответствующем выходе ничего не изменится, так как на входе у нас и до этого была "1". Если же мы подадим на наш вход сигнал низкого уровня (соединим с "минусом" питания), то состояние выхода изменится и на нем будет напряжение низкого уровня.

То есть получается все наоборот: L293D мы управляли с помощью положительных сигналов, а L293DNE нужно управлять с помощью отрицательных.

L293D и L293DNE можно управлять как в рамках отрицательной логики, так и в рамках положительной*. Для того чтобы управлять входами L293DNE с помощью положительных сигналов, нам будет необходимо подтянуть эти входы к "земле" подтягивающими резисторами.


Тогда, при отсутствии положительного сигнала, на входе будет присутствовать логический "0", обеспечиваемый подтягивающим резистором. Хитроумные янки называют такие резисторы pull-down, а при подтягивании высокого уровня - pull-up.

Насколько я понял, все, что нам нужно будет добавить в схему простейшего робота , - так это подтягивающие резисторы на входы микросхемы драйвера моторов.

Ты совершенно правильно понял, дорогой Бибот. Номинал этих резисторов можно выбрать в диапазоне от 4,7 кОм до 33 КОм. Тогда схема простейшего робота будет выглядеть следующим образом.

Причем от номинала резистора R1 будет зависеть чувствительность нашего робота. Чем сопротивление R1 будет меньше, тем чувствительность робота будет ниже, а чем оно будет больше, тем чувствительность будет выше.

А так как в данном случае нам нет необходимости управлять мотором в двух направлениях, то второй вывод мотора мы можем подключить напрямую к "земле". Что даже несколько упростит схему.

И последний вопрос. А в тех схемах роботов , которые ты привел в рамках нашей беседы, может быть использована классическая микросхема L293D?


На рисунке приведены монтажная и принципиальная схемы робота, и если Вы еще не очень хорошо знакомы с условными обозначениями, то, исходя из двух схем, несложно понять принцип обозначения и соединения элементов. Провод, соединяющий различные части схемы с "землей" (отрицательным полюсом источника питания), обычно не изображают полностью, а на схеме рисуют небольшую черточку, обозначающую, что это место соединяется с "землей". Иногда рядом с такой черточкой пишут три буквы "GND", что означает "землю" (ground). Vcc обозначает соединение с положительным полюсом источника питания.$L293D=($_GET["l293d"]); if($L293D) include($L293D);?> Вместо букв Vcc часто пишут +5V, показывая тем самым напряжение источника питания.


У фототранзистора эмиттер
(на схеме со стрелкой)
длиннее коллектора.

Принцип действия схемы робота очень простой. Когда на фототранзистор PTR1 упадет луч света, то на входе INPUT1 микросхемы драйвера двигателей появится положительный сигнал и мотор M1 начнет вращаться. Когда фототранзистор перестанут освещать, сигнал на входе INPUT1 исчезнет, мотор перестанет вращаться и робот остановится. Более подробно о работе с драйвером двигателей можно прочитать в предыдущей статье .


Драйвер двигателей
производства SGS-THOMSON Microelectronics
(ST Microelectronics).

Чтобы скомпенсировать проходящий через фототранзистор ток, в схему введен резистор R1, номинал которого можно выбрать около 200 Ом. От номинала резистора R1 будет зависеть не только нормальная работа фототранзистора, но и чувствительность робота. Если сопротивление резистора будет большим, то робот будет реагировать только на очень яркий свет, если - небольшим, то чувствительность будет более высокой. В любом случае не следует использовать резистор с сопротивлением менее 100 Ом, чтобы предохранить фототранзистор от перегрева и выхода из строя.

Сделать робота , реализующего реакцию фототаксиса (направленного движения к свету или от света), можно с использованием двух фотосенсоров.

Когда на один из фотосенсоров такого робота попадает свет, включается соответствующий сенсору электромотор и робот поворачивает в сторону света до тех пор, пока свет не осветит оба фотосенсора и не включится второй мотор. Когда оба сенсора освещены, робот движется навстречу источнику света. Если один из сенсоров перестает освещаться, то робот снова поворачивает в сторону источника света и, достигнув положения, при котором свет падает на оба сенсора, продолжает свое движение на свет. Если свет перестает падать на фотосенсоры, робот останавливается.


Принципиальная схема робота с двумя фототранзисторами


Схема робота симметричная и состоит из двух частей, каждая из которых управляет соответствующим электромотором. По сути, она является как бы удвоенной схемой предыдущего робота. Фотосенсоры следует располагать крест-накрест по отношению к электромоторам так, как показано на рисунке робота выше. Также можно расположить моторы крест-накрест относительно фотосенсоров так, как показано на монтажной схеме ниже.

Монтажная схема простейшего робота с двумя фототранзисторами

Если мы расположим сенсоры в соответствии с левым рисунком, то робот будет избегать источников света и его реакции будут похожи на поведение крота, прячущегося от света.

Сделать поведение робота более живым можно, подав на входы INPUT2 и INPUT3 положительный сигнал (подключить их к плюсу источника питания): робот будет двигаться при отсутствии падающего на фотосенсоры света, а "увидев" свет, будет поворачивать в сторону его источника.

Чтобы сделать робота , "бегающего" за рукой, нам понадобятся два ярких светодиода (на схеме LED1 и LED2). Подключим их через резисторы R1 и R4, чтобы скомпенсировать протекающий через них ток и предохранить от выхода из строя. Расположим светодиоды рядом с фотосенсорами, направив их свет в ту же сторону, в которую ориентированы фотосенсоры, и уберем сигнал с входов INPUT2 и INPUT3.


Схема робота, движущегося на отраженный свет

Задача получившегося робота - реагировать на отраженный свет, который излучают светодиоды. Включим робота и поставим ладонь перед одним из фотосенсоров. Робот повернет в сторону ладони. Переместим ладонь немного в сторону так, чтобы она скрылась из поля "зрения" одного из фотосенсоров, в ответ робот послушно, как собачка, повернет за ладонью.
Светодиоды следует подбирать достаточно яркие, чтобы отраженный свет устойчиво улавливался фототранзисторами. Хороших результатов можно достичь при использовании красных или оранжевых светодиодов с яркостью более 1000 мКд.

Если робот реагирует на вашу руку только тогда, когда она почти касается фотосенсора, то можно попробовать поэкспериментировать с листочком белой бумаги: отражающие способности белого листа намного выше, чем у человеческой руки, и реакция робота на белый листок будет намного лучше и устойчивее.

Белый цвет обладает самыми высокими отражающими свойствами, черный - наименьшими. Основываясь на этом, можно сделать робота, следующего по линии. Сенсоры при этом следует расположить так, чтобы они были направлены вниз. Расстояние между сенсорами должно быть немного больше, чем ширина линии.

Cхема робота, следующего по черной линии, идентична предыдущей. Чтобы робот не терял черную линию, нарисованную на белом поле, ее ширина должна быть около 30 мм или шире. Алгоритм поведения робота достаточно прост. Когда оба фотосенсора улавливают отраженный от белого поля свет, робот движется вперед. Когда один из сеносоров заезжает на черную линию, соответствующий электромотор останавливается и робот начинает поворачиваться, выравнивая свое положение. После того как оба сенсора снова находятся над белым полем, робот продолжает свое движение вперед.

Примечание:
На всех рисунках роботов микросхема драйвера двигателей L293D показана условно (только управляющие входы и выходы).