С развитием экосистемы Arduino, проекты роботов продолжают совершенствоваться. Познакомьтесь с несколькими наиболее впечатляющими примерами!
Компания Arduino, специализирующаяся на разработке аппаратного и программного обеспечения с открытым исходным кодом, известна тем, что создает проектные платы микроконтроллеров — миниатюрных компьютеров, работающих на одной интегральной схеме. Они поставляются с интегрированной средой разработки (IDE) для написания и прошивки кода в аппаратное обеспечение.
Хотя сегодня существует множество конкурирующих плат для микроконтроллеров, Arduino была первой, кто сделал большую волну. Их платы были выпущены на рынок в 2005 году итальянским Институтом дизайна взаимодействия. Благодаря своей низкой стоимости и широкому спектру применения они сразу же стали хитом продаж, превратившись в основное устройство как для студентов инженерных специальностей, так и для любителей.
С 2005 года индустрия микроконтроллеров пережила бурный рост, в результате чего появились тысячи плат с тысячами профилей производительности. Многие из проектов, о которых пойдет речь в этой статье, основаны на Arduino Mega 2560 (и ее клонах) — «рабочей лошадке», которую любят за ее универсальные возможности и огромное количество цифровых выводов — 54, аналоговых входов — 16, а также 4 последовательных порта.
Но также рекомендуется использовать платы, ориентированные на конкретные приложения. Например миниатюрная Teensy или когда важен размер MKR GSM 1400, когда необходима сотовая связь. Некоторые любители предпочитают платы без открытого исходного кода, например предлагаемые компаниями Particle. Эти компании, не привязывая свое оборудование к IDE Arduino, могут многое предложить тем, кто предъявляет более жесткие требования к проектам.
Разнообразие плат в значительной степени способствовало появлению большого количества проектов в области робототехники. В этой статье мы приводим 15 таких проектов, все они основаны на микроконтроллерах Arduino. Заметим, что под роботом мы понимаем все, что основано на Arduino, хотя бы одном исполнительном механизме и деталях, которые двигаются для взаимодействия или выполнения задачи. Давайте начнем!
ИНТЕРАКТИВНЫЕ
Эти первые интерактивные роботы созданы в первую очередь для обучения и экспериментов. Если вы хотите познакомиться с кодированием, опробовать датчики роботов или просто начать решать новые задачи, один из этих проектов роботов станет отличной отправной точкой.
Otto Ninja
Otto Ninja — это отличный проект на Arduino, позволяющий приобщить детей к робототехнике! Его сборка не представляет сложности благодаря простым инструкциям и программированию, которое можно выполнить с помощью Scratch. В отличие от других версий робота Otto, этот гуманоид-ниндзя оснащен руками, колесами и даже мечом ниндзя! Танцуйте, сражайтесь или просто развивайтесь вместе с этим энергичным Ниндзя.
Представляя себе создание робота, вы обычно думаете о множестве проводов, деталей и ночной возне, но в данном проекте все обстоит иначе. За этим проектом с открытым исходным кодом стоит огромное сообщество, а также собственное удобное программное обеспечение.
- Сложность: Новичок
- Разработчик: OttoDIY
- Подробнее: Printables
- Основные компоненты: Arduino Nano, 3D-печатные детали, плата-расширения входов/выходов Nano, сервоприводы, ультразвуковой датчик
SMARS
Этот популярный проект робота отличается простотой конструкции и образовательным содержанием. Для сборки этого робота-друга не требуется ни винтов, ни клея, ни пайки! Модульная конструкция позволяет экспериментировать с использованием различных датчиков.
Для того чтобы собрать робот, напечатайте гусеницы из TPU для дополнительного сцепления и используйте нить филамента для соединения траков гусеницы. Кроме того, в качестве элементов питания можно использовать литиевые батарейки или батарейки типа ААА. Очевидно, что этот проект может быть упрощен для начинающих мастеров, но автор также разместил несколько продвинутых модификаций для расширения функциональности. Подробную информацию и видеокурсы можно найти на официальной странице проекта.
- Сложность: Новичок
- Разработчик: tristomietioredeituit
- Подробнее: Thingiverse
- Основные компоненты: Arduino Uno, 3D-печатные детали, моторы, шилд моторов, ультразвуковой датчик, инфракрасный датчик, батарея и разъем
Малыш Валли
С помощью этого проекта можно создать собственную миниатюрную версию робота Wall-E, спасающего мир. Несмотря на то, что он очень маленький, у него много подвижных деталей, которые помогают с большим шармом воспроизводить характерные движения и звуки.
Вам потребуется немного терпения и не один час, чтобы все распечатать и собрать, но усилия того стоят. Такие забавные детали, как возможность дистанционно открывать и закрывать крышку компактора, делают эту сборку совершенно уникальной. Если вы еще не уверены, посмотрите видеоролик по сборке!
- Сложность: Новичок
- Разработчик: ProfBoots
- Подробнее: Thingiverse, GitHub
- Основные компоненты: Arduino Nano, Bluetooth, сервоприводы, моторы, динамик
Двуногий робот
Двуногий робот, который можно себе представить, ходит и бегает. При сравнительно небольшом и недорогом наборе комплектующих он обладает поразительными возможностями. Для его создания вам понадобится 3D-принтер, сервоприводы и целый день, но результат должен оправдать все ожидания.
Кроме того, в процессе работы вы изучите биомеханику, кинематику и мехатронику. Компания Technovation любезно предоставила великолепные пошаговые инструкции. В дальнейших планах разработчиков — обнаружение падений, динамическая локомоция на неровной местности и датчик измерения расстояния для обхода препятствий, так что следите за новыми выпусками!
- Сложность: Средняя
- Разработчик: Technovation
- Подробнее: Instructables
- Основные компоненты: Arduino Uno, сервоприводы MG995, макетная плата (размер аналогичный Arduino), ультразвуковой датчик, потенциометр, подшипники (8x19x7mm)
Четырехногий
Этот небольшой робот, похожий на собаку, может ходить, бегать, поворачиваться, лежать и многое другое. Проект является отличной отправной точкой для тех, кто хочет улучшить свои знания о кинематике роботов. По замыслу автора, робот должен был получиться легким, дешевым и маневренным по сравнению с другими проектами. На верхней панели корпуса также оставлены дополнительные точки крепления для будущих усовершенствований, таких как камеры или датчики расстояния.
Многие разработчики использовали его в качестве основы для модифицированных или доработанных версий. Великолепные пошаговые инструкции пригодятся вам независимо от того, собираете ли вы оригинал или его вариацию.
- Сложность: Средняя
- Разработчик: Technovation
- Подробнее: Instructables
- Основные компоненты: Arduino Uno, шилд Arduino, серводвигатели
Муравей-гексапод
Муравьи — идеальное воплощение старой пословицы «маленький, но сильный». Этот робот, отдающий дань уважения этим впечатляющим существам, включает в себя брюшко, голову, антенны, челюсти и даже настоящие рабочие глаза. Разработчик также создал собственное управляющее приложение для устройств на базе Android, что позволяет с легкостью отрабатывать различные варианты поведения муравья, включая атаку (смыкание клешней).
Помимо дистанционного управления, этот муравей может реагировать на движение, обнаруженное с помощью ультразвукового датчика. Слишком близкое приближение к роботу может его разозлить, поэтому, если его заметят, отступите по-дружески, но если вы продолжите представлять угрозу, то будете укушены. Чтобы заставить этого муравья работать, потребуется 22 серводвигателя и другие комплектующие, но в конце концов вы получите уникального робота и массу удовольствия.
- Сложность: Средняя
- Разработчик: Деян
- Подробнее: HowToMechatronics
- Основные компоненты: Arduino Mega, 3D-печатные детали, модуль Bluetooth
Робот-змея
Роботы с мимикой, руками, ногами, колесами или протекторами, подражающие людям и другим животным, встречаются повсюду. Но как быть с животными, у которых нет ног? Следующий робототехнический проект вдохновлен змеями, хотя они конечно не настолько пугающие, как настоящие. Чтобы собрать все вместе, понадобится, конечно, 12 сервомоторов и много терпения.
Эта змея «Lake Erie Mamba» ползает с помощью различных видов координированных движений, как и другие змеи в природе: как червяк, боковыми движениями и даже перекатываясь. Вы можете управлять движением с помощью брелка-передатчика или оставить его в автономном режиме.
- Сложность: Продвинутый
- Разработчик: joesinstructables
- Подробнее: Instructables
- Основные компоненты: Arduino Mega, ИК-датчик расстояния, брелок-передатчик, сервоприводы, колеса
Самобалансирующий робот
Предоставьте сложную математику и долгие пробы и ошибки автору. Этот робот не только самостоятельно балансирует, но и двигается, поворачивает и избегает препятствий. Для балансировки используется модуль гироскопа MPU6050, а ультразвуковой датчик помогает избегать препятствий.
Создание этого проекта позволит вам достичь святого грааля многих любителей мастерить, но без долгих месяцев душевных терзаний. Однако будьте внимательны: Для достижения надежной работы потребуется значительный объем работ по устранению неисправностей.
- Сложность: Продвинутый
- Разработчик: midhun_s
- Подробнее: Instructables
- Основные компоненты: Arduino Pro Mini, модуль GY-521, драйвер двигателя DRV8833 Pololu
ВЫПОЛНЯЮЩИЕ ЗАДАЧИ
Роботы этой категории созданы для того, чтобы служить. Попробуйте один из этих проектов, если вам нужна дополнительная помощь или просто кофе.
Чертежный робот
Этот робот промышленного типа позволяет чертить или рисовать с помощью выбранного вами пишущего инструмента. Аппаратура работает точно, трассируя изображения высокого разрешения со скоростью 80 шагов/мм. Кроме того, плоттер быстро работает и масштабируется. Разработчик итеративно совершенствовал конструкцию, а также выпустил подробную инструкцию.
Чтобы собрать такой плоттер, не придется тратить много денег. В качестве рабочего стола можно использовать деревянную доску, для конструкции — простые алюминиевые профили, а для привода карандаша — обычный сервопривод. Размер этой модели позволяет рисовать на листе формата А2.
- Сложность: Средняя
- Разработчик: lingib
- Подробнее: Instructables
- Основные компоненты: Arduino Uno, ременная передача GT2, сервоприводы, плата драйвера шагового двигателя
Контроль за домашними животными
Робот создан теми же специалистами, что и двуногий робот. Это устройство может перемещаться по дому, позволяя следить за своим питомцем через смартфон и даже предлагать ему лакомства.
Благодаря подключенной к Интернету плате вы можете связаться с роботом через приложение из любой точки мира. Робот достаточно отзывчив, чтобы маневрировать в соответствии с вашими командами в режиме реального времени. В отличие от других решений для контроля за домашними животными, не нужно устанавливать по отдельному роботу для каждой комнаты в доме.
Разработчик изготовил некоторые детали с помощью лазерной резки, а другие — с помощью 3D-печати, используя для прочности 20%-ное заполнение.
- Сложность: Продвинутый
- Разработчик: Technovation
- Подробнее: Instructables
- Основные компоненты: Arduino Uno, 3D-печатные детали, драйвер шагового двигателя, ультразвуковой датчик
Интерактивный помощник
Персональные ассистенты — отличный инструмент для организации повседневной жизни. Очень удобно, когда можно просто проговорить любой вопрос, который приходит в голову, а не набирать каждую строчку на клавиатуре. Однако их небольшой форм-фактор и простой дизайн не способствуют запоминающемуся взаимодействию.
Этот дизайнер демонстрирует впечатляющую креативность, перепрофилируя устаревшую электронику, чтобы оживить Alexa. Возможно, у вас в гараже (или в гараже ваших бабушек и дедушек) пылится старый ЭЛТ-телевизор, которому нужна новая жизнь. Кроме того, остальные компоненты, используемые для сборки этого устройства, являются обычными деталями, но это не значит, что сборка будет простой, поэтому учтите, что вам придется потратить немало времени на доводку устройства до ума.
Для поддержания зрительного контакта с пользователем использовался специальный датчик SEN-21231, обладающий алгоритмами обнаружения лиц. Как правило, роботы не спят, но этот определенно будет дремать, когда вас не будет рядом.
- Сложность: Продвинутый
- Разработчик: Thomas Burns
- Подробнее: Hackster
- Основные компоненты: Arduino Uno, Amazon Echo Dot, ЭЛТ-монитор, 3D-печатные детали, сервоприводы, плата драйвера сервоприводов
