Простой робот для начинающих

Содержание

Робототехника для начинающих: курсы, книги и полезные ссылки — Будущее на vc.ru

Простой робот для начинающих

Подборка материалов, которые помогут войти в профессию.

Инженеры-робототехники занимаются проектированием, конструированием, программированием роботизированных систем. В июне 2017 года Boston Consulting Group оценила, что рынок робототехники к 2025 году вырастет до $87 млрд. В феврале 2018 года аналитики ResearchAndMarkets оценили этот показатель в $48,1 млрд.

Какие нужны знания

Современная робототехника строится на знаниях из области программирования, механики, мехатроники, электротехники, электроники и автоматического управления.

Для освоения робототехники на базовом уровне достаточно школьных знаний по математике и физике. Без понимания физики движения и принципов работы механизмов и электродвигателей сложно собрать функционирующего робота.

Затем идут информатика и проектирование. Так как программирование необходимо в робототехнике не меньше математики, важно разбираться в компьютерных науках и информационных системах. Проектирование поможет создавать удобные продукты. Но знания из других инженерных дисциплин тоже будут полезны.

Направления в робототехнике

Машиностроение изучает физические составляющие робота — его «тело». Подтемы — механика и сопротивление материалов. Большинство курсов в этом направлении ориентированы на физический дизайн и приведение робота в действие.

Электротехника и электроника или «нервная система» занимаются электрическими системами внутри робота, встроенными системами, низкоуровневым программированием и теорией управления. Обычно это автоматизация, которая строится вокруг контроля робота.

Информатика — многие специалисты пришли в робототехнику благодаря увлечению компьютерными науками. Инженеры этого направления концентрируются на программном обеспечении робота и высокоуровневом программировании. Среди тем — искусственный интеллект, навигация, техническое зрение, обработка естественного языка и так далее.

«Инновации в промышленности: мехатроника и робототехника»

Площадка: Coursera.

Автор: Томский государственный университет.

Курс поможет слушателям определиться, в каком направлении робототехники они хотят развиваться: изучение структуры и кинематики, приводы, управление и программирование, организация производства, автоматизация проектирования и так далее. Для прохождения курса достаточно школьных знаний по математике и физике.

«Робототехника»

Площадка: edX.

Автор: Колумбийский университет.

Преподаватели затрагивают два класса роботов: кинематические цепи и мобильные базы. Слушатели учатся моделировать задачу доставки груза в указанное место. Для этого они получат знания о двумерных и трёхмерных пространственных проекциях.

Из курса студенты узнают, как управлять роботами и передвигать их, а также планировать полные роботизированные системы. Проекты выполняются на языках Python и C++. Также потребуются знания в высшей математике на уровне первого-второго курса университета.

«Строим роботов и другие устройства на Arduino. От светофора до 3D-принтера»

Площадка: Coursera.

Автор: МФТИ.

Курс состоит из практических задач, которые собираются и программируются на основе Arduino. Создаваемые устройства считывают данные с датчиков, обрабатывают данные, получают и отправляют их на компьютер, в интернет и смартфоны. Слушатели изучают проектирование, компоненты, сборку схем, написание программ и диагностику. Курс не требует специальных навыков и ориентирован на всех желающих.

«Введение в робототехнику»

Площадка: Future Learn.

Автор: Квинслендский технологический университет.

Специализация состоит из трёх курсов: от теории к практике. На первом рассказывают про перспективы робототехники и роль роботов в обществе. На втором преподают основы математики и программирования для передвижения роботов, необходимые в практических упражнениях. На третьем научат создавать и программировать простого робота с помощью LEGO Mindstorms.

«Искусственный интеллект в робототехнике»

Площадка: UdaCity.

Автор: Технологический институт Джорджии.

На курсе рассматриваются основные методы в искусственном интеллекте, включая вероятностный вывод, планирование и поиск, локализацию, отслеживание и контроль с упором на робототехнику.

Программные примеры и задания применяются в контексте создания беспилотных автомобилей. Финальным проектом станет создание робота, который пытается убежать.

Курс входит в программу Mercedes-Benz «Станьте инженером беспилотных автомобилей».

«Управление мехатронными и робототехническими системами»

Площадка: «Открытое образование».

Автор: Университет ИТМО.

Преподаватели расскажут про моделирование робототехнических систем и создание алгоритмов управления. Слушатели научатся применять теоретические знания из физики и математики для решения задач управления на примере маятниковой системы.

«Введение в практическую электронику»

Площадка: «Универсариум».

Авторы: совладелец и основатель RoboCraft Алексей Белоусов и руководитель и основатель Lab409 Данил Борчевкин.

Слушатели курса изучат основные принципы электроники и научатся применять их на практике. Студенты создадут простого робота, который любит темноту, объезжает препятствия и не падает со стола. Курс проходит на базе Arduino.

«Основы программирования роботов»

Площадка: «Универсариум».

Автор: заместитель директора ЦТПО МГУПИ Андрей Будняк.

На курсе студенты научатся писать программы к контроллеру Arduino, управлять исполнительными механизмами и считывать информацию с датчиков. Курс рассчитан на начинающих и не требует специальных знаний.

«Неполноприводная робототехника»

Площадка: EdX.

Автор: Массачусетский технологический институт (МТИ).

Слушатели знакомятся с нелинейной динамикой и контролем за неполноприводными механическими системами с упором на вычислительные методы. Изучаемые темы применяются для оптимального и робастного управления и планирования движения роботов.

Рассматриваются примеры из биологии и анатомии передвижения, парных манипуляций, подводных роботов и летательных аппаратов. Также у одного из преподавателей курса Русса Тедрейка есть одноимённая методичка, используемая для обучения в МТИ.

«Изучаем Arduino. Инструменты и методы технического волшебства»

Джереми Блум.

В книге Блум рассказывает про основы проектирования на микроконтроллерах Arduino, также он приводит базовые знания про аппаратное и программное обеспечение платформы. К каждому примеру прилагается список инструментов, монтажные схемы и описание листинга программы.

“Springer Handbook of Robotics”

Авторы: Бруно Сицилиано, Уссама Хатиб.

Книга считается авторитетной среди исследователей. Некоторые называют её энциклопедией робототехники. Второе издание содержит ссылки на 700 видеороликов, которые можно просматривать, не отрываясь от чтения, с помощью смартфона.

«Электроника для начинающих»

Чарльз Платт.

Основы электроники преподаются на примере экспериментов. В книге подробно рассказывается, как проектировать, отлаживать и изготавливать электронные устройства дома. Уроки начинаются с простых опытов с током и заканчиваются созданием устройства с транзисторами и микроконтроллерами.

«Основы робототехники»

Анатолий Иванов.

Это учебное пособие, в котором излагается теоретический минимум по курсу робототехники. Также описываются примеры применения промышленных роботов на технологических операциях и в роли сервисного оборудования. Рассматривается структура, кинематика, позиционирование и производительность роботов.

“Probabilistic Robotics”

Себастьян Трон, Вольфрам Бургард, Дитер Фокс.

Книга посвящена новой и растущей области — вероятностной робототехнике. Она основывается на математической статистике и выводит роботов на новый уровень надёжности, так как помогает справиться с нестандартными задачами.

Книга знакомит с множеством методов и алгоритмов в области. Каждая глава содержит примеры реализации в псевдокоде, подробные математические объяснения, обсуждения практиков и большой список упражнений и проектов.

«Введение в робототехнику: механика и управление»

Джон Дж. Крейг.

В книге подробно описываются кинематика и динамика манипуляторов. В ней также рассматриваются генерация траектории, силовое, линейное и нелинейное управление. Теория сопровождается примерами и задачами, реализованными на MATLAB.

“Introduction to Autonomous Mobile Robots”

Роланд Зигварт.

Читателю предлагается обзор технологии мобильных роботов — механизмов, позволяющих устройству перемещаться в реальной среде для выполнения задач. В книге рассматривается локомоция, зондирование, локализация и планирование движения. Также описываются другие аспекты мобильной робототехники: проектирование, кинематический анализ, датчики, системы восприятия, картографии и управления роботами.

“Robotics, Vision and Control: Fundamental Algorithms in MATLAB”

Питер Корк.

Автор книги поддерживает более десяти лет набор инструментов MATLAB с открытым исходным кодом для робототехники и компьютерного зрения. Все они позволяют работать с реальными проблемами.

В книге описываются примеры и способы их использования. Автор показывает, как сложные задачи можно разложить и решить с помощью нескольких строк кода. Книга затрагивает основы кинематики роботов, динамики и основы стереозрения.

“Robot Building for Beginners”

Дэвид Кук.

Книга помогает читателю понять составные части разработки роботов. В ней рассказывается про анатомию роботов и составные части. Книга даёт представление о создании роботов и помогает понять, какое направление робототехники ближе к читателю.

«123 эксперимента по робототехнике»

Майк Предко.

Источник: https://vc.ru/future/50673-robototehnika-dlya-nachinayushchih-kursy-knigi-i-poleznye-ssylki

Робот своими руками

Простой робот для начинающих

Робот – одна из самых любимых поделок для детей всех возрастов. Фигурки можно изготовить самостоятельно из самых разных и порой даже неожиданных материалов: от ненужных коробок до съедобной мастики. Рассмотрим подробно, какими способами может быть изготовлен робот быстро и легко своими руками. Описания и пошаговые фото приведены ниже.

Делаем различных роботов своими руками в пошаговых мастер-классах

Робот Биби крючком.

Один из самых симпатичных и забавных персонажей – робот Биби из всеми любимых «Смешариков». Круглую фигурку несложно связать крючком из остатков разноцветной пряжи.

Необходимые материалы:

  • акриловая или хлопковая пряжа желтого и бирюзового цвета, а также немного черных, коричневых, зеленых и красных ниток;
  • крючок подходящего размера;
  • синтепон;
  • картон;
  • проволока;
  • иголка;
  • ножницы.

Порядок работы.

Нитками желтого цвета набираем две петли и замыкаем их в кольцо, обвязываем его 6 столбиками без накида. Во втором ряду провязываем 12 столбиков без накида, затем в каждом ряду равномерно прибавляем по 6 столбиков.

С 9 по 16 ряд вяжем без прибавок, в каждом ряду должно получиться по 48 столбиков. С 17 ряда убавляем петли в обратной последовательности, пока не получится круглая заготовка. По мере вязания набиваем деталь синтепоном.

Приступаем к вязанию корпуса. Для одной детали набираем нитками бирюзового цвета две воздушных петли, замыкаем их в кольцо и обвязываем его 6 столбиками без накида. Во втором ряду провязываем 12 столбиков без накида.

В третьем и последующих рядах делаем равномерные прибавки по 6 столбиков, чередуя классические и рельефные столбики. В 9 ряду провязываем последнюю прибавку, должно получиться 54 столбика без накида.

Следующий ряд вяжем без прибавок, затем обвязываем заготовку полустолбиками, вводя крючок за заднюю стенку петель. В 12 ряду чередуем 2 столбика без накида, шишечку из 4 незавершенных столбиков с накидом и 8 столбиков без накида.

Затем в 13 ряду обвязываем получившуюся полусферу столбиками без накида и обрываем нить. Аналогичным образом вяжем вторую деталь. Можно использовать другие схемы вязания корпуса.

Собираем желтое основание и детали корпуса, оставив место под глазки. Из ниток бирюзового цвета вяжем ручки произвольной формы и присоединяем их к корпусу.

Затем из обрезков ниток вяжем колеса, антенну, декоративные клавиши и лампочки, глаза. Пришиваем детали к фигурке, вышиваем зрачки и блики на глазках.

В антенну предварительно вставляем проволоку и закручиваем ее спиралью. Нитки обрезаем и аккуратно заправляем. Робот Биби готов!

Мягкая игрушка из фетра.

Кто сказал, что робот обязательно должен быть из металла и пластика или, на худой конец, картона? Забавный робот-девочка из фетра вполне может заменить мягкую игрушку или миниатюрную фигурку амигуруми.

Для изготовления маленькой игрушки в стиле амигуруми из мягкого фетра или флиса вырезаем квадратные детали следующих размеров:

  • 4,5 см для туловища;
  • 3,5 см для головы;
  • 2,0 см для ног;
  • 1,5 см для рук.

Для каждой части тела понадобится по 6 квадратиков. При желании размеры заготовок можно значительно увеличить, чтобы можно было сшить большую мягкую игрушку.

Выкраиваем заготовки без припусков или с минимальными припусками по 1-2 мм. Сшиваем детали с каждой стороны сметочным швом, пока не получится кубик. Перед тем, как прошить последнюю сторону, набиваем заготовку синтепухом или другим наполнителем. Следим, чтобы волокна наполнителя не торчали по краям кубика, при необходимости лишнее обрезаем.

Аналогичным образом сшиваем все части тела будущего робота и соединяем их между собой иголкой и ниткой или клеевым пистолетом. Пришиваем глазки из полубусин, вышиваем ресницы, при желании пришиваем бантик и другие украшения. Миниатюрную фигурку можно оформить в виде магнита на холодильник, брелока или брошки.

Робот из коробок. Забавный и очень милый робот получается из ненужных коробок. Можно использовать коробки целиком, чтобы получить изделие большого размера, или обрезки коробочного гофрокартона для получения миниатюрной фигурки.

Чтобы сделать маленького робота из коробок, можно использовать следующий шаблон.

Выкройку нужного размера переносим на картон и аккуратно складываем детали по линиям сгиба. Чтобы не образовались рваные заломы и складки, следует воспользоваться канцелярским ножом.

В детали для головы аккуратно делаем прорези в виде глаз и носа, при желании форму отверстий можно видоизменить. Склеиваем все припуски с помощью клея ПВА или «Момент» и собираем фигурку, начиная с корпуса.

Руки и ноги можно сделать на шарнирном креплении, чтобы они могли двигаться.

Если у вас есть готовые аккуратные и чистые коробки подходящего размера, можно воспользоваться ими. Этот способ отлично подойдет для начинающих.

Аналогичным образом можно сделать робота из других, более прочных материалов – дерева или фанеры.

В этом случае необходимо выпилить из фанеры заготовки необходимого размера, ошкурить края и склеить их в кубики с помощью клейкой ленты. Далее сборка осуществляется по аналогии с фигурой из картона или готовых коробок.

Робот из спичечных коробков.

Простого и симпатичного робота можно сделать из спичечных коробок.

Для изготовления поделки потребуется 9 спичечных коробков, цветная бумага и клей. Пять коробков для ручек, ножек и головы оклеить цветной бумагой, на заготовке для головы нарисовать изображение лица черным маркером.

Четыре оставшихся коробка склеить между собой и оклеить полученную заготовку цветной бумагой.

Собрать робота, при желании украсить его: сделать антенны из спичек или палочек, наклеить или нарисовать дополнительные элементы.
Робот из пачек сигарет.

Классическая поделка нашего детства – робот из пачки сигарет. Для его изготовления понадобится несколько пустых пачек и клей.

Из 8 пачек собираем корпус, сверху клеим голову, ставя сигаретные пачки перпендикулярно корпусу. Из крышек делаем уши и рот. Собираем ноги из трех пачек каждая и ставим на них корпус с приклеенной головой. Из двух пачек делаем руку, согнутую в локте. Приклеиваем ручки к корпусу в местах крышек. Оформляем роботу лицо, из кусочков картона делаем глаза и антенны.

Аппликация из геометрических фигур.

Даже малыши могут с легкостью справиться с изготовлением изображения робота – забавной аппликации из геометрических фигур.

Необходимо заранее нарисовать и вырезать геометрические фигуры разной формы и размера: круги, прямоугольники, квадраты, треугольники.

С помощью клея ПВА или клеевого карандаша наклеиваем вместе с ребенком фигуры на лист бумаги так, чтобы получилось изображение робота. Маркером дорисовываем мелкие детали или оформляем фон.

Эта работа научит малышей ориентироваться в цветах, размерах и формах, разовьет мелкую моторику.

Серьги «Робот» из проволоки.

В форме робота можно изготовить необычное украшение – оригинальные серьги из проволоки и крупных бусин.

Нарезаем проволоку на отрезки одинакового размера и делаем из них плотные спиральки, накручивая на стержень или тонкую трубочку. Из проволоки, четырех спиралек и двух бусинок белого или серебристого цвета складываем голову, концы проволоки продеваем в крупную цветную бусину и разгибаем в стороны для формирования рук.

Для каждой руки потребуется две спиральки и четыре маленькие бусины. Сложив руки роботу, приступаем к формированию туловища и ног. Для этого снова пропускаем концы проволоки через крупную цветную бусину и делаем ноги, состоящие из двух спиралек и маленькой бусинки каждая. Закрепляем и обрезаем проволоку.

Аналогичным образом делаем вторую сережку, прикрепляем швензы.

Робот из пластиковых бутылок.

Из бросового материала можно сделать множество разнообразных поделок. Очень необычная и оригинальная фигурка робота получается из пластиковых бутылок.

Для того чтобы сделать такого робота, необходимо с помощью канцелярского ножа отрезать горлышко и дно бутылки для корпуса, а также вырезать фигурные детали для рук и ног.

В качестве декоративных элементов и креплений будем использовать крышки и другие детали от пластиковой тары. С помощью шила делаем отверстия в нужных местах и соединяем все заготовки проволокой.

Закрепляем проволоку и прячем ее внутри фигурки.

Робот из мастики.

Съедобного робота можно сделать из мастики и украсить им торт для детского праздника.

Для изготовления подобной фигурки потребуется пищевая мастика красного, синего и белого цвета. Каждую деталь лепим по отдельности и соединяем с помощью зубочисток или склеиваем. В последнюю очередь оформляем личико и делаем дополнительные детали. Свечки для торта можно использовать в качестве антенн.

-подборка по теме статьи

Другие варианты роботов вы научитесь делать, посмотрев приведенные ниже видео.

Источник: https://sdelala-sama.ru/podelki/3679-robot-svoimi-rukami.html

11 лучших конструкторов для самостоятельной сборки для детей

Простой робот для начинающих

Электронный конструктор роботов Makeblock для начинающихНабор для роботов Makeblock Starter – отличный вариант покупки робота для детей.

Приятно создавать и помогать молодым конструкторам изучать не только робототехнику и электронику, но и базовое программирование Arduino. (Arduino – простая в использовании платформа для создания прототипов с открытым исходным кодом.

) В комплекте идёт робот-цистерна или трехколесный робот-автомат, а готовый продукт выглядит довольно круто.

Существует две версии. Одна с управлением роботом по инфракрасному каналу связи; другая использует приложение на вашем телефоне и элементы управления через Bluetooth.

Возраст: 12+

Особенности: Серьезные новички, Arduino, робототехника, программирование

2. Wonder Workshop Dash Robot

Самый определенно самый красивый маленький робот, которого можно купить для детей. Wonder Workshop Dash Robot идеально подходит для детей, только начинающих изучать робототехнику, программирование и конструирование.

Управление осуществляется через бесплатное приложение для Apple или Android.

Дети могут использовать свой телефон или планшет для программирования перемещения робота Dash, его танца, освещения, создания звуков, преодоления препятствий и даже реагирования на их голос.

Возраст: 8+

Особенности: Новички, программирование, мобильные приложения

3. 4M Tin Can Robot

Купите робота 4M Tin Can Robot своему мальчику и обучайте переработке вторичных отходов и роботизации одновременно.

В комплект входит все, что нужно для того, чтобы собрать симпатичного робота, за исключением использованной банки 0.33 из под пива или пепси-колы.

Готовый продукт – это развлекательный ходячий и шатающийся робот, который понравится детям. Сборка не слишком сложна, но вашему молодому ученому может понадобиться немного помощи.

Возраст: 8+

Особенности: Простой, низкая стоимость

4. 11 в 1 программируемый комплект роботов

Комплект 11-й программируемых роботов – это домкрат всех профессий… Ну, по крайней мере, 11 уникальных поделок. Этот очень маленький человек может работать на основе чрезвычайно популярной платформы Arduino, превращаясь в линейного робота, робота с резиновыми ленточными пистолетами, робота для обнаружения границ, интерактивного игрового робота и многих других.

Возраст: 9+

Особенности: Arduino программирование, Механика

5. LEGO Mindstorms EV3

Королем вселенной роботов-конструкторов должен быть LEGO Mindstorms EV3.

Несмотря на то, что Lego Robotics обладает более высокой ценой, роботы Lego предлагают удивительные усовершенствования в чрезвычайно популярном мире LEGO.

Со встроенными драйверами для пяти уникальных роботов EV3 можно управлять непосредственно с смартфона или запрограммировать через приложения iOS / Android и ПК / Mac.

Возраст: 10+

Особенности: LEGO любителей, программирование, профессиональный

6. 4M Table Top робот

4M Table Top робот – это умный, легко собираемый и недорогой электронный конструктор. Детям понравится собирать этого классного красивого маленького робота.

После строительства просто установите батареи и запустите его. Он идет через стол, а затем чувствуя, что находится слишком близко к краю, поворачивается, чтобы идти в другом направлении.

Это действительно интересное введение в набор роботов для детей.

Возраст: 9+

Особенности: Простой, низкая стоимость

7. ZOOB BOT

ZOOB BOT – Победитель конкурса NAPPA Children's Honor. Это веселый и простой конструктор и отличное введение в робототехнику и инженерию.

Робот, которого можно купить в интернет магазине, состоит из шестеренок, суставов и осей, которые просто сцепляются вместе.

Набор включает инструкции для разных роботов, а также имеет потенциал для новых идей, которые позволят построить намного больше вариантов моделей. Готовый робот – приятная игрушка с подсветкой.

Возвраст: 6+

Особенности: Простой, батарея как опция, дети младшего возраста

8. Научный набор Robo Spider от компании Smithsonian

Легкая сборка роботов по инструкции и доступная цена делают этот набор робота конструктора для мальчика замечательной покупкой для новичков. Конечный продукт – классная игрушка, и в нее входит цветной плакат для детей, который можно повесить на стену.

Возраст: 8+

Особенности: Простой, для любителей насекомых, низкая стоимость.

9. Thames & Kosmos Remote Control Machines

Еще один конструктор для сборки роботов на пульте дистанционного управления. Можно купить робота с дистанционным управлением, комплект которого имеет все необходимое для создания десяти машин.

Креативный дизайнер сможет использовать запчасти, чтобы построить еще много различных моделей, ограниченных только фантазией.

Включенный в комплект инфракрасный пульт дистанционного управления позволяет пользователю одновременно управлять тремя разными моторами

Возраст: 8+

Особенности: Промежуточный, креатив, механика

10. 4M Doodling Robot4

4M Doodling Robot – классный и уникальный маленький робот. Этот недорогой комплект – относительно легкой сборки. Дети смогут наслаждаться просмотром его собственных произведений искусства. Готовый робот можно разделить и перестроить в разных конфигурациях, заставив робота рисовать разные рисунки. Это увлекательный урок в строительстве, механике и базовой робототехнике.

Возраст: 8 +

Особенности: Простые, художники, низкая стоимость

11. Kuman Project Complete Starter Kit для Arduino UNO

Полный комплект для начинающих с учебным пособием для Arduino UNO R3. Комплект для начинающих Kuman для Arduino UNO – идеальная стартовая площадка для детей, чтобы увлечь их робототехникой и программированием продвинутого уровня.

С 44 компонентами и учебным на CD, полным проектов и исходного кода, комплект содержит все, что ваш ребенок должен иметь, чтобы начать создавать потрясающие вещи. От простых и забавных проектов до шедевров электронной техники.

Это комплект для детей с безграничным воображением и идеями. Купить робот конструктор

Возраст: 10 +

Особенности: Средний / Продвинутый, программирование, безграничные возможности.

Источник: https://Wilbo.ru/articles/11-komplektov-robotov-best-build-your-own-dlya-detey/

Робототехника: с чего начать изучение, где заниматься и каковы перспективы

Простой робот для начинающих

Робототехника — одно из перспективнейших направлений в сфере интернет-технологий, а то, что за ИТ-сферой будущее, в наше время и объяснять не надо. Роботостроение — увлекательнейшая штука: сконструировать робота значит почти что создать новое существо, пусть и электронное.

С 60-х годов прошлого века автоматизированные и самоуправляющиеся устройства, делающие какую-либо работу за человека, стали использоваться для исследований и в производстве, затем в сфере услуг и с тех с каждым годом прочнее занимают свое место в жизни людей. Конечно, нельзя сказать, что в России все сплошь выполняется самостоятельными механизмами, однако определенный вектор в эту сторону точно намечается. Вот уже и Сбербанк планирует заменить три тысячи юристов умными машинами.

Вместе с экспертами попытаемся разобраться, зачем нужна роботехника и как к ней подступиться.

Если коротко, то робототехника для детей направлена на изучение предмета, тогда как профессиональная – на решение конкретных задач. Если специалисты создают промышленные манипуляторы, выполняющие разные технологические задачи, или специализированные колесные платформы, то любители и дети, конечно же, занимаются вещами попроще.

Татьяна Волкова, сотрудник Центра интеллектуальной робототехники: «Как правило, с чего все начинают: разбираются с моторами и заставляют робота элементарно ехать вперед, потом – делать повороты.

Когда робот выполняет команды движения, можно уже подключить датчик и сделать так, чтобы робот ехал на свет или, наоборот, «убегал» от него. А дальше идет любимая задача всех новичков: робот, который ездит по линии.

Устраиваются даже различные гонки роботов».

Для начала нужно купить конструктор и посмотреть, нравится ли ребенку собирать его. А дальше и в кружок можно отдать. Занятия помогут ему развить мелкую моторику, фантазию, пространственное восприятие, логику, концентрацию и терпеливость.

Чем быстрее получится определиться с направлением роботехники — конструирование, электроника, программирование — тем лучше. Все три области обширны и требуют отдельного изучения.

Александр Колотов, ведущий специалист STEM-программ в Университете Иннополис: «Если ребенку нравится собирать конструктор, то ему подойдёт конструирование. Если ему интересно изучать, как устроена вещь, то ему понравится заниматься электроникой. Если у ребенка тяга к математике, то его заинтересует программирование».

Начинать изучение и записываться в кружки лучше всего с детства, впрочем, не слишком рано — в 8-12 лет, говорят специалисты.

Раньше ребенку сложнее уловить понятные абстракция, а позднее, в подростковом возрасте, у него могут появиться другие интересы, и он станет отвлекаться.

Также ребенка необходимо мотивировать на изучение математики, чтобы ему было интересно и легко в будущем проектировать механизмы и схемы, составлять алгоритмы.

С 8-9 лет ребята уже могут понимать и запоминать, что такое резистор, светодиод, конденсатор, а позже и понятия из школьной физики осваивать с опережением школьной программы. Не важно, станут они специалистами в этой области или нет, полученные знания и навыки точно даром не пропадут.

В 14-15 лет нужно продолжать заниматься математикой, отодвинуть занятия в кружке по робототехнике на второй план и начать изучение программирования более серьезно – разбираться не только в сложных алгоритмах, но и в структурах хранения данных.

Далее идут математический базис и знания в алгоритмизации, погружение в теорию механизмов и машин, проектирование электромеханической оснастки робототехнического устройства, реализацию алгоритмов автоматической навигации, алгоритмы компьютерного зрения и машинное обучение.

Александр Колотов: «Если в этот момент познакомить будущего специалиста с основами линейной алгебры, комплексным счислением, теорией вероятности и статистики, то к поступлению в вуз он уже будет хорошо представлять, зачем ему стоит обращать дополнительное внимание на эти предметы при получении высшего образования».

Для каждого возраста существуют свои образовательные программы, конструкторы и платформы, различающиеся степенью сложности. Можно найти как зарубежные, так и отечественные продукты. Есть дорогие наборы для робототехники (в районе 30 тыс. руб. и выше), есть и подешевле, совсем простые (в пределах 1-3 тыс. руб.).

Если ребенку 8-11 лет, можно купить конструкторы Lego или Fischertechnik (хотя, конечно, производители имеют предложения как для более младшего, так и для старшего возрастов).

Конструктор Lego для робототехники обладает интересными деталями, яркими фигурками, он легок в сборке и снабжен подробной инструкцией.

Серия конструкторов Fischertechnik для робототехники приближает к настоящему процессу разработки, здесь вам и провода, и штекеры, и визуальная среда программирования.

В 13-14 лет можно начать работать с ТРИК или модулями Arduino, которые, по словам Татьяны Волковой, является практически стандартом в области образовательной робототехники, а также Raspberry. ТРИК сложнее Lego, но легче Arduino и Raspberry Ri. Последние две уже требуют базовых навыков программирования.

Что еще потребуется изучить?

Программирование. Избежать его возможно только на первоначальном этапе, потом же без него никуда. Начать можно с Lego Mindstorms, Python, ROS (Robot Operating System).

Базовую механику. Начинать можно с поделок из бумаги, картона, бутылок, что важно и для мелкой моторики, и для общего развития. Самого простого робота можно сделать вообще из отдельных деталей (моторчики, провода, фотодатчик и одна несложная микросхема). Познакомиться с базовой механикой поможет «Мастерилка с папашей Шперхом».

Основы электроники. Для начала научиться собирать простые схемы. Для детей до восьми лет эксперты советуют конструктор «Знаток», дальше можно перейти к набору «Основы электроники. Начало».

Где заниматься робототехникой детям?

Если видите у ребенка интерес, можно отдать его в кружки и на курсы, хотя можно заниматься и самостоятельно. На курсах ребенок будет под руководством специалистов, сможет найти единомышленников, займется робототехникой на регулярной основе.

Также желательно сразу понять, чего хочется от занятий: участвовать в соревнованиях и бороться за призовые места, участвовать в проектной деятельности или просто заниматься для себя.

Алексей Колотов: «Для серьезных занятий, проектов, участия в соревнованиях нужно выбирать кружки, с небольшими группами по 6—8 человек и тренером, который приводит учеников к призовым местам на соревнованиях, который постоянно сам развивается и дает интересные задачи. Для занятий в виде хобби можно пойти в группы до 20 человек».

При записи на курсы обратите внимание на педагога, рекомендует коммерческий директор компании Promobot Олег Кивокурцев. «Бывают прецеденты, когда педагог просто отдает ребятам оборудование, а дальше занимайтесь кто чем хочет», — согласна с Олегом Татьяна Волкова. От таких занятий толку будет мало.

Татьяна Волкова: Хороший педагог — тот, кто учит детей новым понятиям на достаточном уровне абстракции вне зависимости от используемого оборудования, а не только «сейчас нажать туда, здесь написать это»».

При выборе курсов также стоит обратить внимание и на имеющуюся материально-техническую базу. Есть ли там конструкторские наборы (не только Lego), имеется ли возможность писать программы, изучать механику и электронику, самому делать проекты.

На каждую пару учащихся должен быть свой робототехнический комплект. Желательно с дополнительными деталями (колесами, шестернями, элементами каркаса), если хочется участвовать в соревнованиях.

Если с одним набором работает сразу несколько команд то, скорее всего, никаких серьезных соревнования не предполагается.

Поинтересуйтесь, в каких соревнованиях участвует клуб робототехники. Помогают ли эти конкурсы закрепить полученные навыки и дают ли возможность для дальнейшего развития.

Соревнование Robocup 2014

Как изучать робототехнику самостоятельно?

Курсы требуют денег и времени. Если первого не хватает и регулярно ходить куда-либо не получится, можно заняться с ребенком самостоятельным изучением. Важно, чтобы родители обладали необходимой компетенцией в этой сфере: без помощи родителя, ребенку освоить робототехнику будет достаточно сложно, предостерегает Олег Кивокурцев.

Найдите материал для изучения. Их можно брать в Интернете, из заказываемых книг, на посещаемых конференциях, из журнала «Занимательная робототехника». Для самостоятельного изучения есть бесплатные онлайн-курсы, например, «Строим роботов и другие устройства на Arduino: от светофора до 3D-принтера».

Нужно ли изучать роботехнику взрослым?

Если Вы уже вышли из детского возраста, это не значит, что двери робототехники для Вас закрыты. Можно так же записаться на курсы или изучать ее самостоятельно.

Если человек решил заниматься этим как хобби, то путь его будет таким же, как у ребенка. Однако понятно, что дальше любительского уровня без профессионального образования (инженера-конструктора, программиста и электронщика) продвигаться вряд ли получится, хотя, конечно, устраиваться на стажировки в компании и упорно грызть гранит нового для вас направления никто не запрещает.

Олег Кивокурцев: «Взрослому будет проще освоить робототехнику, но важным фактором является время».

Для тех, у кого близкая специальность, но хочется переучиться, также есть разные курсы в помошь. Например, для специалистов по машинному обучению одойдет бесплатный онлайн-курс по вероятностной робототехнике «Искусственный интеллект в робототехнике».

Также существуют образовательная программа Intel, просветительский проект «Лекториум», дистанционные курсы ИТМО. Не забудьте и про книги, например, есть много литературы для начинающих («Основы робототехники», «Введение в робототехнику», «Настольная книга робототехника»).

Подберите то, что больше всего понятно и подходит вам.

Следует помнить, что серьезная работа отличается от любительского увлечения как минимум стоимостью затрат на оборудование и перечнем поставленных перед работником задач.

Одно дело – своими руками собирать самого простого робота, совсем другое – заниматься, например, машинным зрением.

Поэтому изучать основы конструирования, программирования и аппаратной инженерии все-таки лучше с ранних лет и впоследствии, если понравилось, поступать в профильный университет.

В какие вузы идти учиться?

Направления, связанные с робототехникой, можно найти в следующих вузах:

— Московский технологический университет (МИРЭА, МГУПИ, МИТХТ);

— Московский государственный технический университет им. Н. Э. Баумана;

— Московский государственный технологический университет «Станкин»;

— Национальный исследовательский университет «МЭИ» (Москва);

— Сколковский институт науки и технологий (Москва);

— Московский государственный университет путей сообщения Императора Николая II;

— Московский государственный университет пищевых производств;

— Московский государственный университет леса;

— Санкт-Петербургский государственный университет аэрокосмического приборостроения (СГУАП);

— Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет информационных технологий, механики и оптики (ИТМО);

— Магнитогорский государственный технический университет;

— Омский Государственный технический университет;

— Саратовский государственный технический университет;

— Университет Иннополис (Республика Татарстан);

— Южно-Российский федеральный университет (Новочеркасский ГТУ).

Самое главное

Знать азы робототехники в скором времени может оказаться полезно и обывателям, а возможность стать специалистом в этой сфере выглядит очень перспективно, так что хотя бы попробовать себя в «роботостроительстве» определенно стоит.

Источник: https://www.dgl.ru/articles/robototehnika-s-chego-nachat-izuchenie-gde-zanimatsya-i-kakovy-perspektivy_11654.html

Как сделать робота?

Простой робот для начинающих

Сделать робота очень просто Давайте разберемся, что же потребуется чтобы создать робота в домашних условиях, для того чтобы понять основы робототехники.

Наверняка, насмотревшись фильмов про роботов, тебе не раз хотелось построить своего боевого товарища, но ты не знал с чего начать. Конечно, у тебя не получится построить двуногого терминатора, но мы и не стремимся к этому.

Собрать простого робота может любой, кто умеет правильно держать паяльник в руках и для этого не нужно глубоких знаний, хотя они и не помешают. Любительское роботостроение мало чем отличается от схемотехники, только гораздо интереснее, потому что тут так же затронуты такие области, как механика и программирование.

Все компоненты легкодоступны и стоят не так уж и дорого. Так что прогресс не стоит на месте, и мы будем его использовать в свою пользу.

Введение

Итак. Что же такое робот? В большинстве случаев это автоматическое устройство, которое реагирует на какие-либо действия окружающей среды. Роботы могут управляться человеком или выполнять заранее запрограммированные действия.

Обычно на роботе располагают разнообразные датчики (расстояния, угла поворота, ускорения), видеокамеры, манипуляторы. Электронная часть робота состоит из микроконтроллера (МК) – микросхема, в которую заключён процессор, тактовый генератор, различная периферия, оперативная и постоянная память.

В мире существует огромное количество разнообразных микроконтроллеров для разных областей применения и на их основе можно собирать мощных роботов. Для любительских построек широкое применение нашли микроконтроллеры AVR.

Они, на сегодняшний день, самые доступные и в интернете можно найти много примеров на основе этих МК. Чтобы работать с микроконтроллерами тебе нужно уметь программировать на ассемблере или на Cи и иметь начальные знания в цифровой и аналоговой электронике. В нашем проекте мы будем использовать Cи.

Программирование для МК мало чем отличается от программирования на компьютере, синтаксис языка такой же, большинство функций практически ничем не отличаются, а новые довольно легко освоить и ими удобно пользоваться.

Что нам нужно

Для начала наш робот будет уметь просто объезжать препятствия, то есть повторять нормальное поведение большинства животных в природе. Всё что нам потребуется для постройки такого робота можно будет найти в радиотехнических магазинах. Решим, как наш робот будет передвигаться.

Самым удачным я считаю гусеницы, которые применяются в танках, это наиболее удобное решение, потому что гусеницы имеют большую проходимость, чем колёса машины и ими удобнее управлять (для поворота достаточно вращать гусеницы в разные стороны).

Поэтому тебе понадобится любой игрушечный танк, у которого гусеницы вращаются независимо друг от друга, такой можно купить в любом магазине игрушек по разумной цене. От этого танка тебе понадобится только платформа с гусеницами и моторы с редукторами, остальное ты можешь смело открутить и выкинуть.

Так же нам потребуется микроконтроллер, мой выбор пал на ATmega16 – у него достаточно портов для подключения датчиков и периферии и вообще он довольно удобный. Ещё тебе потребуется закупить немного радиодеталей, паяльник, мультиметр.

Делаем плату с МК

В нашем случае микроконтроллер будет выполнять функции мозга, но начнём мы не с него, а с питания мозга робота.

Правильное питание – залог здоровья, поэтому мы начнём с того, как правильно кормить нашего робота, потому что на этом обычно ошибаются начинающие роботостроители. А для того, чтобы наш робот работал нормально нужно использовать стабилизатор напряжения.

Я предпочитаю микросхему L7805 – она предназначена, чтобы на выходе выдавать стабильное напряжение 5В, которое и нужно нашему микроконтроллеру. Но из-за того, что падение напряжения на этой микросхеме составляет порядка 2,5В к нему нужно подавать минимум 7,5В.

Вместе с этим стабилизатором используются электролитические конденсаторы, чтобы сгладить пульсации напряжения и в цепь обязательно включают диод, для защиты от переполюсовки.

Теперь мы можем заняться нашим микроконтроллером. Корпус у МК — DIP (так удобнее паять) и имеет сорок выводов. На борту имеется АЦП, ШИМ, USART и много другого, что мы пока использовать не будем. Рассмотрим несколько важных узлов.

Вывод RESET (9-ая нога МК) подтянут резистором R1 к «плюсу» источника питания – это нужно делать обязательно! Иначе твой МК может непреднамеренно сбрасываться или, проще говоря – глючить.

Так же желательной мерой, но не обязательной является подключение RESET’а через керамический конденсатор C1 к «земле».

На схеме ты так же можешь увидеть электролит на 1000 мкФ, он спасает от провалов напряжения при работе двигателей, что тоже благоприятно скажется на работе микроконтроллера. Кварцевый резонатор X1 и конденсаторы C2, C3 нужно располагать как можно ближе к выводам XTAL1 и XTAL2.

О том, как прошивать МК, я рассказывать не буду, так как об этом можно прочитать в интернете. Писать программу мы будем на Cи, в качестве среды программирования я выбрал CodeVisionAVR. Это довольно удобная среда и полезна новичкам, потому что имеет встроенный мастер создания кода.

Управление двигателями

Не менее важным компонентом в нашем роботе является драйвер двигателей, который облегчает нам задачу в управлении им. Никогда и ни в коем случае нельзя подключать двигатели напрямую к МК! Вообще мощными нагрузками нельзя управлять с микроконтроллера напрямую, иначе он сгорит. Пользуйтесь ключевыми транзисторами. Для нашего случая есть специальная микросхема – L293D.

В подобных несложных проектах всегда старайтесь использовать именно эту микросхему с индексом «D», так как она имеет встроенные диоды для защиты от перегрузок. Этой микросхемой очень легко управлять и её просто достать в радиотехнических магазинах. Она выпускается в двух корпусах DIP и SOIC. Мы будем использовать в корпусе DIP из-за удобства монтажа на плате.

L293D имеет раздельное питание двигателей и логики. Поэтому саму микросхему мы будем питать от стабилизатора (вход VSS), а двигатели напрямую от аккумуляторов (вход VS). L293D выдерживает нагрузку 600 мА на каждый канал, а этих каналов у неё два, то есть к одной микросхеме можно подключить два двигателя.

Но, чтобы перестраховаться, мы объединим каналы, и тогда потребуется по одной микре на каждый двигатель. Отсюда следует, что L293D сможет выдержать 1.2 А. Чтобы этого добиться нужно объединить ноги микры, как показано на схеме.

Микросхема работает следующим образом: когда на IN1 и IN2 подаётся логический «0», а на IN3 и IN4 логическая единица, то двигатель вращается в одну сторону, а если инвертировать сигналы – подать логический ноль, тогда двигатель начнёт вращаться в другую сторону. Выводы EN1 и EN2 отвечают за включение каждого канала. Их мы соединяем и подключаем к «плюсу» питания от стабилизатора.

Так как микросхема греется во время работы, а установка радиаторов проблематична на этот тип корпуса, то отвод тепла обеспечивается ногами GND — их лучше распаивать на широкой контактной площадке. Вот и всё, что на первое время тебе нужно знать о драйверах двигателей.

Датчики препятствий

Чтобы наш робот мог ориентироваться и не врезался во всё, мы установим на него два инфракрасных датчика. Самый простейший датчик состоит из ик-диода, который излучает в инфракрасном спектре и фототранзистор, который будет принимать сигнал с ик-диода.

Принцип такой: когда перед датчиком нет преграды, то ик-лучи не попадают на фототранзистор и он не открывается. Если перед датчиком препятствие, тогда лучи от него отражаются и попадают на транзистор – он открывается и начинает течь ток.

Недостаток таких датчиков в том, что они могут по-разному реагировать на различные поверхности и не защищены от помех — от посторонних сигналов других устройств датчик, случайно, может сработать.

От помех может защитить модулирование сигнала, но пока мы этим заморачиватся не будем. Для начала, и этого хватит. 

Прошивка робота

Чтобы оживить робота, для него нужно написать прошивку, то есть программу, которая бы снимала показания с датчиков и управляла двигателями. Моя программа наиболее проста, она не содержит сложных конструкций и всем будет понятна. Следующие две строки подключают заголовочные файлы для нашего микроконтроллера и команды для формирования задержек:

#include
#include

Следующие строки условные, потому что значения PORTC зависят от того, как ты подключил драйвер двигателей к своему микроконтроллеру:

PORTC.0 = 1; PORTC.1 = 0; PORTC.2 = 1; PORTC.3 = 0; Значение 0xFF означает, что на выходе будет лог. «1», а 0x00 – лог. «0». Следующей конструкцией мы проверяем, есть ли перед роботом препятствие и с какой оно стороны: if (!(PINB & (1 Configure -> Закладка “C Compiler” *****************************************************/ #include #include void main(void) { //Настраиваем порты на вход //Через эти порты мы получаем сигналы от датчиков DDRB=0x00; //Включаем подтягивающие резисторы PORTB=0xFF; //Настраиваем порты на выход //Через эти порты мы управляем двигателями DDRC=0xFF; //Главный цикл программы. Здесь мы считываем значения с датчиков //и управляем двигателями while (1) { //Едем вперёд PORTC.0 = 1; PORTC.1 = 0; PORTC.2 = 1; PORTC.3 = 0; if (!(PINB & (1

Источник: https://neuronus.com/theory/robo/640-kak-sdelat-robota.html

Поделиться:
Нет комментариев

    Добавить комментарий

    Ваш e-mail не будет опубликован. Все поля обязательны для заполнения.