У Дмитрия Мелькина и Павла и Бориса Лонкиных вопросов о том, кого взять в команду для участия в боях роботов, не было. Ребята знали друг друга еще по «Бауманке», потом вместе собирали и устанавливали электростанции на солнечных батареях. Однажды Дмитрий увидел объявление о соревнованиях по робототехнике и подал заявку. Друзья поддержали инициативу, и через месяц в гараже стоял первый боевой робот команды Solarbot — Бронтозавр.

Первый робот комом

Весил Бронтозавр целый центнер и, как сейчас признаются его создатели, не отличался ни надежностью, ни гениальными конструктивными решениями. Неудивительно: собирали его отчасти по наитию, отчасти по нечетким скриншотам с видео с английских соревнований Robot Wars.

После Бронтозавра, по несколько раз пересчитав и переделав основные узлы, Дмитрий, Борис и Павел собрали своего второго робота. За внешнее сходство с ракушкой его назвали Shelby, от английского shell — «ракушка». Shelby, сын ошибок трудных, сначала победил всех на «Битве роботов — 2016» в Перми, организованной Московским технологическим институтом (МТИ) и компанией Promobot, а потом вместе с машинами двух других российских команд стал участником международных соревнований в Китае. Как устроен робот-победитель и чего стоило его сделать, рассказывают его создатели.

Дмитрий, идейный вдохновитель и мастер на все руки:

«Наша большая гордость — это ходовая часть Shelby. С ходовой его предшественника мы возились буквально после каждого боя. Когда мы делали Shelby, ходовую вытачивали, перебирали и собирали заново много раз, зато теперь про нее можно вообще забыть. В будущих проектах нам останется работать только над сохранением надежности и увеличением мощности. Было бы неплохо, например, чтобы наш новый робот мог сдвинуть с места не одного, а сразу двух роботов противника».

Цепи у Shelby от мопедов, колеса — от гоночного карта, а электромоторы — от радиоуправляемых моделей машин. Для боевых роботов детали не производят, поэтому искать их приходится на блошиных рынках и в интернете. Хорошие детали очень дороги, и конструкторы, как правило, делают их самостоятельно.

Борис, конструктор, прочнист:

«Shelby относится к типу флиппер, «переворачиватель». Он оснащен пневмосистемой, которая с силой выталкивает крышку наверх. Это главное оружие робота и его способ стабилизации: опрокинувшись, он может одним рывком перевернуться и встать на колеса. Но создать высокое давление в пневмоцилиндре, чтобы сделать удар крышки мощным, мы не могли — не было нужных клапанов. Оставалось одно: заставить систему срабатывать как можно быстрее. Решение оказалось простым: мы избавились от лишнего гидравлического сопротивления и доработали заводские клапаны. В будущем, конечно, понадобится клапан высокого давления. Готовый стоит дорого, около 200 тысяч рублей, поэтому сейчас мы думаем над собственной конструкцией».

Боевые роботы — хобби не из дешевых: нужно минимум 200−300 тысяч рублей плюс расходные материалы, запасные колеса и все, что ломается и заменяется в бою. И это без учета затраченного времени и труда. «Чтобы собрать робота, команде из трех человек нужно месяца на два перестать ходить на работу», — смеются инженеры Solarbot. Сэкономить не удастся даже на электронной начинке.

Павел, программист:

«Главное достоинство электроники Shelby в том, что ее очень мало. Чтобы не брать в руки паяльник после каждого боя, нужно обеспечить роботу необходимый минимум «мозгов». У Shelby простые заводские контроллеры, и только клапанами управляет маленькая плата. Вывести его из строя очень сложно. Даже когда в Китае вместо привычных свинцовых аккумуляторов нам выдали мощные литиевые и провода через пару минут не выдержали, электроника робота не пострадала».

Боевой робот Shelby

Скорость до 25 км/ч Усилие на штоке пневмоцилиндра 2 т Мощность двигателя 2,2 кВт Запас пневмоударов без смены баллона 30−35 Управление дистанционное Правилами «Битвы роботов» запрещены любые отделяемые части и листовое железо, поэтому Shelby ничем не стреляет и не размахивает, а его корпус сделан только из металлического профиля.

Команда Solarbot построила выносливого железного солдата, но и у него есть предел прочности. В Китае он пострадал от вращающихся ножей китайских спиннеров, в Перми — от клешней робота-матанги, который восьмитонным усилием режет металлический профиль, как масло. На его железных ребрах — рваные раны. Создатели готовят ему судьбу экспоната: он будет участвовать в фестивалях (в ближайших планах — летний Geek Picnic), а на арене на смену ему придет новый боец — тоже флиппер, только быстрее, мощнее и еще надежнее. Усилие подъема крышки станет вдвое больше, чем у Shelby, мощность мотора увеличится с 2,2 до 2,8 кВт, вырастет скорость. С новым роботом российская команда мечтает попасть на Robot Wars в Англию.

Но будущий флиппер не предел мечтаний Solarbot. Сейчас Дмитрий ведет переговоры с другими командами и ищет спонсоров: если все сложится, то в России появится первый «мегабот» — такой же большой и грозный, как японские, американские и китайские многотонные монстры.

Благодаря поддержке Московского технологического института россияне впервые попали на международный турнир боевых роботов FMB Championship 2017 в Китае. Бой приняли Shelby, казанский Деструктор и петербургский Energy, который прошел в полуфинал.

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

Схема робота

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.

Плата моего робота

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.

Первый вариант датчиков моего робота

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< {
...
}

Если на фототранзистор попадает свет от ик-диода, то на ноге микроконтроллера устанавливается лог. «0» и робот начинает движение назад, чтобы отъехать от препятствия, потом разворачивается, чтобы снова не столкнуться с преградой и затем опять едет вперёд. Так как у нас два датчика, то мы проверяем наличие преграды два раза – справа и слева и потому можем узнать с какой стороны препятствие. Команда «delay_ms(1000)» указывает на то, что пройдёт одна секунда, прежде чем начнёт выполняться следующая команда.

Заключение

Я рассмотрел большинство аспектов, которые помогут тебе собрать твоего первого робота. Но на этом робототехника не заканчивается. Если ты соберёшь этого робота, то у тебя появится куча возможностей для его расширения. Можно усовершенствовать алгоритм робота, как например, что делать, если препятствие не с какой-то стороны, а прямо перед роботом. Так же не помешает установить энкодер – простое устройство, которое поможет точно располагать и знать расположение твоего робота в пространстве. Для наглядности возможна установка цветного или монохромного дисплея, который может показывать полезную информацию – уровень заряда аккумулятора, расстояние до препятствия, различную отладочную информацию. Не помешает и усовершенствование датчиков – установка TSOP (это ик-приёмники, которые воспринимают сигнал только определённой частоты) вместо обычных фототранзисторов. Помимо инфракрасных датчиков существуют ультразвуковые, стоят подороже, и тоже не лишены недостатков, но в последнее время набирают популярность у роботостроителей. Для того, чтобы робот мог реагировать на звук, было бы неплохо установить микрофоны с усилителем. Но по-настоящему интересным, я считаю, установка камеры и программирование на её основе машинного зрения. Есть набор специальных библиотек OpenCV, с помощью которых можно запрограммировать распознавание лиц, движения по цветным маякам и много всего интересного. Всё зависит только от твоей фантазии и умений.

Список компонентов:

• ATmega16 в корпусе DIP-40>
• L7805 в корпусе TO-220
• L293D в корпусе DIP-16 х2 шт.
• резисторы мощностью 0,25 Вт номиналами: 10 кОм х1 шт., 220 Ом х4 шт.
• конденсаторы керамические: 0.1 мкФ, 1 мкФ, 22 пФ
• конденсаторы электролитические: 1000 мкФ х 16 В, 220 мкФ х 16В х2 шт.
• диод 1N4001 или 1N4004
• кварцевый резонатор на 16 МГц
• ИК-диоды: подойдут любые в количестве двух штук.
• фототранзисторы, тоже любые, но реагирующие только на длину волны ик-лучей

Код прошивки:

/*****************************************************
Прошивка для робота

Тип МК: ATmega16
Тактовая частота: 16,000000 MHz
Если у тебя частота кварца другая, то это нужно указать в настройках среды:
Project -> 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< {
//Едем назад 1 секунду
PORTC.0 = 0;
PORTC.1 = 1;
PORTC.2 = 0;
PORTC.3 = 1;
delay_ms(1000);
//Заворачиваем
PORTC.0 = 1;
PORTC.1 = 0;
PORTC.2 = 0;
PORTC.3 = 1;
delay_ms(1000);
}
if (!(PINB & (1< {
//Едем назад 1 секунду
PORTC.0 = 0;
PORTC.1 = 1;
PORTC.2 = 0;
PORTC.3 = 1;
delay_ms(1000);
//Заворачиваем
PORTC.0 = 0;
PORTC.1 = 1;
PORTC.2 = 1;
PORTC.3 = 0;
delay_ms(1000);
}
};
}

О моём роботе

В данный момент мой робот практически завершён.


На нём установлена беспроводная камера, датчик расстояния (и камера и этот датчик установлены на поворотной башне), датчик препятствия, энкодер, приёмник сигналов с пульта и интерфейс RS-232 для соединения с компьютером. Работает в двух режимах: автономном и ручном (принимает сигналы управления с пульта ДУ), камера также может включаться/выключаться дистанционно или самим роботом для экономии заряда батарей. Пишу прошивку для охраны квартиры (передача изображения на компьютер, обнаружение движений, объезд помещения).

По пожеланиям выкладываю видео:

UPD. Перезалил фотографии и сделал небольшие поправки в тексте.

Как из разных материалов сделать робота в домашних условиях без соответствующего оборудования? Подобные вопросы все чаще стали появляться на различных блогах и форумах, посвященных изготовлению всевозможных приборов своими руками и робототехнике. Конечно же, сделать современного, многофункционального робота - практически невыполнимая задача в домашних условиях. Но сделать простейшего робота на одной микросхеме драйвера и используя несколько фотоэлементов вполне возможно. Сегодня не трудно найти в интернете схемы с подробным описанием этапов изготовления мини-роботов, умеющих реагировать на источники освещения и препятствия.

Получится весьма шустрый и мобильный робот, который будет прятаться в темноту, или двигаться на свет, или бежать от света, или же передвигаться в поисках света в зависимости от способа соединения микросхемы с моторами и фотоэлементами.

Можно даже добиться того, что Ваш сообразительный робот будет следовать только по светлой или, наоборот, темной линии,а можно сделать так, что мини-робот будет следовать за Вашей рукой - достаточно всего лишь добавить несколько ярких светодиодов в его схему!

На самом деле сделать несложного робота своими руками может даже новичок, который только начинает осваивать это ремесло. В этой статье мы рассмотрим вариант самодельного робота, реагирующего на препятствия и объезжающего их.

Перейдем сразу к делу. Для того,чтобы сделать домашнего робота,нам понадобятся следующие детали,которые вы без труда найдете под рукой:

1. 2-е батарейки и корпус под них;

2. Два моторчика (1,5 вольт каждый);

3. 2-а SPDT выключателя;

4. 3-и скрепки;

4. Шарик из пластика с отверстием;

5. Небольшой кусок одножильного провода.

Этапы изготовления домашнего робота:

1. Кусок провода нарезаем на 13 частей по шесть сантиметров и каждый с обеих сторон оголяем на 1 см.

Паяльником присоединяем к SPDT выключателям по 3 провода,а к моторчикам - по 2 провода;

2. Теперь берем корпус для батареек,с одной стороны которого от него отходят два разноцветных провода (скорее всего - черного и красного цветов). Нам нужно припаять еще один провод к другой стороне корпуса.

Теперь нужно развернуть корпус для батареек и приклеить оба SPDT выключателя к стороне с припаянным проводом в форме латинской буквы V;

3. После этого по обе стороны корпуса надо приклеить моторчики таким образом,чтобы они вращались вперёд.

Затем берем большую скрепку и разгибаем ее. Протаскиваем разогнутую скрепку через сквозное отверстие пластикового шарика и распрямляем концы скрепки параллельно друг к другу. Приклеиваем концы скрепки к нашей конструкции;

4. Как сделать домашнего робота так,чтобы он действительно мог объезжать препятствия? Важно спаять все установленные провода так,как изображено на фото;

5. Делаем антенны из разогнутых скрепок и приклеиваем их к SPDT выключателям;

6. Осталось вставить батарейки в корпус и домашний робот начнет движение, объезжая препятствия на своем пути.

Теперь Вы знаете, как сделать домашнего робота,который умеет реагировать на препятствия.

Как вы можете сами сделать робота с определенными принципами поведения? Целый класс подобных роботов создается с помощью BEAM-технологии, типичные принципы поведения которых основаны на так называемой "фоторецепции". Реагируя на изменение интенсивности освещения, такой мини-робот движется медленнее или,наоборот, быстрее (фотокинезис).

Для изготовления робота, движение которого направлено от света или к свету и обусловлено реакцией фототаксиса, нам понадобятся два фотосенсора. Реакция фототаксиса будет проявляться следующим образом: если свет попадает на один из фотосенсоров BEAM-робота,то включается соответствующий электромотор и робот разворачивается в сторону источника света.

А затем свет попадет и на второй сенсор и тогда включается второй электромотор. Теперь мини-робот начинает движение к источнику света. Если свет опять попадает лишь на один фотосенсор, то робот вновь начинает разворачиваться к свету и продолжает двигаться к источнику, когда свет освещает оба сенсора. Когда свет не попадает ни на один сенсор,мини-робот останавливается.

Как сделать робота,следующего за рукой? Для этого наш мини-робот должен быть оснащен не только сенсорами,но и светодиодами. Светодиоды будут излучать свет и робот будет реагировать на отраженный свет. Если мы перед одним из сенсоров расположим ладонь,то мини-робот повернет в ее сторону.

Если Вы уберете ладонь чуть в сторону от соответствующего сенсора,то робот "послушно" последует за ладонью. Для того,чтобы отраженный свет четко улавливался фототранзисторами,выбирайте для конструирования робота яркие светодиоды (более 1000 мКд) оранжевого или красного цвета.

Не для кого не секрет, что ежегодно увеличивается количество инвестиций в сферу робототехники, создаются много новых поколений роботов, с развитием технологий производства появляются новые возможности создания и применения роботов,а талантливые мастера-самоучки продолжают удивлять мир своими новыми изобретениями в сфере робототехники.

Встроенные фотосенсоры реагируют на свет и направляются к источнику,а датчики распознают препятствие на пути и робот меняет направление движения. Для того, чтобы сделать такого простого робота своими руками, вовсе не надо иметь "семь пядей во лбу" и высшее техническое образование. Достаточно приобрести (а некоторые детали можно найти под рукой) все необходимые детали для создания робота и поэтапно соединять все микросхемы, сенсоры, датчики, провода и двигатели.

Давайте рассмотрим вариант робота из вибромоторчика от мобильника, плоской батарейки, двустороннего скотча и... зубной щетки. Для того, чтобы начать делать этого простейшего робота из подручных средств, возьмите свой старый, ненужный мобильный телефон и извлеките из него вибромоторчик. После этого возьмите старую зубную щетку и отрежьте лобзиком головку.

На верхнюю часть головки зубной щетки клеем кусочек двустороннего скотча и сверху - вибромоторчик. Осталось только обеспечить мини-робота электропитанием,установив рядом с вибромоторчиком плоскую батарейку. Все! Наш робот готов - за счет вибрации робот будет двигаться на щетинках вперед.

♦ МАСТЕР-КЛАСС ДЛЯ "ПРОДВИНУТЫХ САМОДЕЛКИНЫХ": Нажмите на фото

Мы с командой делаем робота для участия в Битве Роботов . Наш робот называется «Большой Брат», и он смотрит на тебя! Смотрит, настигает и разносит вдребезги. Хищный нрав и мощные кинетические орудия делают его идеальной машиной для убийства. Он уже здесь, он рядом - беги!

Это краткая история разработки боевого робота в домашних условиях. Осторожно трафик! Много изображений.

Описание конкурса

Мы принимаем участие в конкурсе "Бронебот 2015: Осенний разогрев " (http://www.bronebot.ru/). Бои роботов - это популярное шоу в Великобритании и США уже более 25 лет. В Москве будет проводиться в первый раз. Приезжает судить Питер Редмонд, президент Ирландской Федерации Боев Роботов, Вице-президент Английской Федерации Боев Роботов, создатель спецэффектов «Top Gear» и «Игр Престолов». Когда нам предложили участвовать в конкурсе мы согласились без вопросов, хотя зря…

Времени очень мало, но мы стараемся изо всех сил.

Регламент конкурса

Ниже представлена информация для конструкторов по созданию роботов-участников боёв Бронебот.

1. Конструкция

1.1. Вес. Роботы представлены в трех весовых категориях. В зависимости от выбранной участником категории, максимальный вес роботов составляет:

• Тяжелый класс: 100 кг.
• Средний класс: 50 кг.
• Легкий класс: 17 кг.

Для ходящих роботов предельный вес составляет на 30% больше во всех классах. Ходящие роботы не должны использовать коленвал для перемещения.

1.2. Максимальные размеры конструкции зависят от категории:

• Тяжелый класс: 1.5 х 1 метров в длину и ширину.
• Средний класс: 1 х 0.75 метров в длину и ширину.
• Легкий класс: 0.5 х 0.5 метров в длину и ширину.
• Высота не ограничена.

1.3. Разрешено использование кластерных роботов (способных разделяться на несколько независимых роботов). При начале боя робот должен быть единым целым. При повреждении 50% ботов и более, робот считается проигравшим.

1.4. Роботы должны быть оснащены тумблерами ВКЛВЫКЛ в части, отдаленной от оружия, полностью отключающими питание всех подсистем робота. Если тумблеров несколько, они должны находиться рядом. Тумблеры могут быть спрятаны под оболочкой, но должны быть доступными без переворачивания робота или разборки с помощью инструментов.

1.5. Летающие роботы запрещены.

2. Электричество

2.2. Все электрические соединения должны сделаны качественно и на должном уровне изолированы. Кабели должны быть проложены с минимальным шансом быть разорванными.

2.3. Аккумуляторы должны быть полностью изолированные и не содержать жидкостей. Соединения аккумуляторов должны быть полностью изолированными.

2.4. Двигатели внутреннего сгорания запрещены.

3. Гидравлика

3.1. Давление в гидравлических линиях не должно превышать 204 атм (3000 psi/20.4 mps).

3.2. Гидравлические жидкости должны находиться в надежных емкостях внутри робота. Все гидравлические линии должны быть проложены с минимальным шансом быть поврежденными.

4. Пневматика

4.1. Давление в пневматеческих линиях не должно превышать 68 атм (1000 psi/6.8 mps).

4.2. Пневматические емкости должны быть подлежащего качества, промышленного производства. Давление в них должно соответствовать спецификации производителя.

4.3. Пневматические емкости должны быть закреплены внутри робота и защищены от повреждений.

4.4. Газы для пневматики должны быть невоспламеняющимися или инертными, например, воздух, углекислый газ, аргон, азот.

4.5. Должна быть предусмотрена возможность спустить давление в системе без разбора конструкции.

5. Оружие
5.1. Каждый робот должен быть оснащен минимум одним активным оружием.

• Пиротехника
• Огнеметы
• Жидкости
• Едкие вещества
• Неуправляемые снаряды
• Электрошокеры
• Радиоглушители
• Тепловые пушки
• Гауссганы
• Любое оружие, использующее горящие или воспламеняющиеся газы

5.3. Скорость вращающегося оружия (циркулярные пилы, вращающиеся лезвия и т.п.) не должны превышать спецификации производителя. Спецификации должны быть доступны для проверки.

5.4. Вращающие диски из закаленной стали и лезвия, которые при поломке образовывают осколки, запрещены.

5.5. Длина лезвийштыков не должна превышать 20 см.

5.6. Все подвижные манипуляторы, даже не содержащие оружия, должны иметь фиксирующие крепежи. Крепежи должны быть закрытыми во всех случаях, кроме нахождения робота на арене или техобслуживании.

5.7. Все острые грани и элементы оружия должны иметь крышки или насадки. Эти элементы не учитываются при взвешивании.

6. Радиоуправление

6.1. Используемые частоты должны быть разрешены законодательством РФ.

6.2. Робот не должен обладать автономностью. Все управление должно осуществляться исключительно с пульта оператора.

6.3. Все системы роботов должны быть отключаться при потере управляющего сигнала.

6.4. Стабильность управления должна быть продемонстрирована Организаторам заранее для допуска к участию.

6.5. Для избежания конфликтов частоты между роботами участники должны иметь два набора “передатчик-приемник”, работающих на разных частотах.

Арена

Бои будут проходить на специальной пуленепробиваемой сцене 10х10 метров со скошенными углами, т.е. фактически это восьмиугольник.

Другие роботы

Большинство роботов имеют богатый опыт участия в соревнованиях, но это только делает задачу выиграть у них еще интересней.

Наша команда

Каждый член команды делает все от него зависящее для достижения светлого будущего, но особо хочется выделить работу Саши и Андрея. Они вкладывают в робота все свое свободное время. То, что наш робот уничтожит всех остальных - это именно их заслуга!

• Вячеслав Голицын
• Александр Егоров
• Андрей Такташов
• Дмитрий Елисеев
• Павел Поздняков

Краткое описание робота

Просмотрев огромное количество видео соревнований роботов, мы поняли для себя основные характеристики робота, которые дают преимущества на поле брани:

• Низкий центр масс
• Низкий клиренс
• Возможность повернуться в случае переворота
• Возможность опрокинуть соперника
• Геометрия корпуса как пассивная защита.

Так родилась идея создать робота в форме пирамиды с главным орудием в виде спаренного молота для возможности наносить удары в две стороны, двумя малыми молотами по бокам, и вилочным опрокидывателем.

Так же из фич: Отделяемая часть робота, и пилы.

Каркас, форма, сборка

Разрезаем профиль

Варим раму

Колеса со строительного рынка

Двигатели

У нас была очень большая надежда на шаговые двигатели Nema 43. По заявленным характеристикам они нам подходили, мы варили под них раму. При подключении оказалось, что справится с какой-либо нагрузкой они не смогут. В срочном порядке пришлось искать другое решение. Мы нашли двигатели 36В 500Вт и уже переделали раму под них.

Радиоуправление

Радиуправление происходит через 8-канальную радиоаппаратуру для основного оператора, 4 канальную аппаратура для оператора орудий и 2-канальную аппаратуру отделяемой части.

Обработкой ШИМ-сигнала с пульта занимается Arduino (Душа моего робота-газонокосилки). Проблема с обработкой заключалась в том, что на подсчет ШИМ-сигнала с 8 каналов уходит много времени. Выполняя это в основном цикле программы, оказывалось невозможно отправлять на драйверы двигателей адекватное количество пульсов для движения. Решением было выведение работы с шаговиками в функцию запускаемую по таймеру и изменением параметров таймера в основном цикле. Сейчас уже оказывается все это не нужно, коллекторными двигателями мы управляем через драйвер, на который будем подавать ШИМ, который смело можно изменять в основном цикле программы.

Пневмосистема

Пневмосистема в разборе:

Главной идеей было использовать для каждого двуходового цилиндра по 4 клапана, которые перекрестно соединены. Когда мы открываем клапан для наполнения цилиндра с одной стороны открываем для стравливания клапан с противоположной стороны.

Для управления клапанами решили использовать такой модуль с 8 реле, которых как раз хватает для 16 попарно-соединенных клапана, т.е. для 4 цилиндров.

Орудия

Главный молот. Над дизайном главного молота-кирки думаем и спорим.

В качестве пил мы решили использовать двигатели кошения и ножи от Robomow. Во-первых ножи сделаны из прочной стали, а двигатели дают хороший момент и количество оборотов. Во-вторых Robomow согласились нас спонсировать ими.

Видео

P.S.: Готовлю вторую часть, так же готовимся к конкурсу автономных роботов-газонокосилок .

P.P.S. (для тех, кто считает, что времени мало):

Кому не хотелось бы иметь универсального помощника, готового выполнить любое поручение: помыть посуду, закупить продуктов, поменять колесо в автомобиле, да и отвезти детей в сад, а родителей на работу? Идея создания механизированных ассистентов занимает инженерные умы ещё с древних времён. А Карел Чапек даже придумал слово, обозначающее механического слугу – робота, выполняющего обязанности вместо человека.

К счастью, в нынешнем цифровом веке, такие помощники наверняка вскоре станут реальностью. На самом деле, интеллектуальные механизмы уже помогают человеку в выполнении домашних дел: робот-пылесос уберётся, пока хозяева на работе, мультиварка поможет приготовить еду, не хуже скатерти-самобранки, а игривый щенок Айбо радостно принесёт тапочки или мяч. Сложные роботы используются на производстве, в медицине и космосе. Они позволяют частично, а то и полностью, заменить труд человека в сложных или опасных условиях. Андроиды при этом пытаются внешне походить на людей, тогда как промышленные роботы обычно создаются из экономических и технологических соображений и внешний декор у них отнюдь не в приоритете.

Но, оказывается, можно попытаться сделать робота с помощью подручных средств. Так, можно сконструировать оригинальный механизм из телефонной трубки, компьютерной мышки, зубной щётки, старого фотоаппарата или вездесущей пластиковой бутылки. Разместив на платформе несколько датчиков, можно запрограммировать такого робота на выполнение простых операций: регулировку освещённости, подачу сигналов, движение по комнате. Конечно, это далеко не многофункциональный помощник из фантастических фильмов, зато такое занятие развивает изобретательность и творческое инженерное мышление, и безоговорочно вызывает восхищение у тех, кто считает роботостроение абсолютно не кустарным делом.

Киборг из коробки

Одно из самых простых решений на пути к тому, чтобы сделать робота – приобрести готовый набор для робототехники с пошаговым руководством. Этот вариант подойдёт также тем, кто собирается серьёзно заниматься техническим творчеством, ведь в одном пакете находятся все необходимые детали для механики: от электронных плат и специализированных датчиков, до запаса болтиков и наклеек. Вместе с инструкциями, позволяющими создать довольно сложный механизм. Благодаря множеству аксессуаров такой робот может послужить отличной базой для творчества.

Основных школьных знаний по физике и навыков с уроков труда вполне достаточно для сборки первого робота. Разнообразные сенсоры и моторы подчиняются пультам управления, а специальные среды программирования позволяют создать настоящих киборгов, умеющих выполнять команды.

Например, датчик механического робота может фиксировать наличие или отсутствие поверхности перед прибором, а программный код указывать, в какую сторону следует поворачивать колёсную базу. Такой робот ни за что не упадёт со стола! Кстати, по схожему принципу работают настоящие роботы-пылесосы. Помимо проведения уборки по заданному расписанию и умения вовремя возвращаться на базу для подзарядки, этот интеллектуальный помощник может самостоятельно строить траектории уборки помещения. Поскольку на полу могут располагаться разнообразные препятствия, такие как стулья и провода, роботу приходится постоянно сканировать предлежащий путь и огибать такие помехи.

Для того чтобы собственноручно созданный робот умел выполнять различные команды, производители предусматривают возможность его программирования. Составив алгоритм поведения робота в различных условиях, следует создать код взаимодействия датчиков с окружающим миром. Это осуществимо благодаря наличию микрокомпьютера, являющегося мозговым центром такого механического робота.

Мобильный механизм собственного изготовления

Даже без специализированных, и обычно дорогостоящих, наборов, вполне возможно сделать механический манипулятор подручными средствами. Итак, загоревшись замыслом создания робота, следует внимательно проанализировать запасы домашних закромов на предмет наличия невостребованных запчастей, которые могут быть использованы в этой творческой затее. В ход пойдут:

• моторчик (например, от старой игрушки);
• колёса от игрушечных автомобилей;
• детали конструкторов;
• картонные коробки;
• стержни авторучек;
• скотч разных видов;
• клей;
• пуговицы, бусинки;
• винтики, гайки, скрепки;
• всевозможные провода;
• лампочки;
• батарейка (подходящая моторчику по напряжению).

Совет: «Нелишним навыком при создании робота будет умение обращаться с паяльником, ведь он поможет надёжно скрепить механизм, в особенности электрические компоненты».

С помощью этих общедоступных составляющих можно сотворить настоящее техническое чудо.

Итак, для того чтобы сделать собственного робота из доступных в домашних условиях материалов, следует:

1. подготовить найденные детали для механизма, проверить их работоспособность;
2. нарисовать макет будущего робота, учитывая наличное оборудование;
3. сложить корпус для робота из конструктора или картонных деталей;
4. приклеить или спаять запчасти, отвечающие за движение механизма (например, скрепить моторчик робота с колёсной базой);
5. обеспечить электропитание мотора, присоединив его проводником к соответствующим контактам батарейки;
6. дополнить тематический декор прибора.

Совет: «Бусинки глаз для робота, декоративные рожки-усики из проволоки, ножки-пружинки, диодные лампочки помогут одушевить даже самый скучный механизм. Эти элементы можно крепить при помощи клея или скотча».

Сделать механизм такого робота можно за несколько часов, после чего остаётся придумать роботу имя и представить восхищенным зрителям. Наверняка некоторые из них подхватят новаторскую задумку и смогут смастерить собственных механических персонажей.

Известные умные автоматы

Милый робот Валл-И располагает к себе зрителя одноимённого фильма, заставляя сопереживать его драматическим приключениям, тогда как Терминатор демонстрирует мощь бездушной непобедимой машины. Персонажи Звёздных войн – верные дроиды R2D2 и C3PO, сопровождают в путешествиях по далёкой-далёкой Галактике, а романтический Вертер даже жертвует собой в схватке с космическими пиратами.

За пределами кинематографа также существуют механические роботы. Так, мир восхищается умениями робота-гуманоида Асимо, который умеет ходить по лестнице, играть в футбол, подавать напитки и вежливо здороваться. Марсоходы Спирит и Кьюриосити оборудованы автономными химическими лабораториями, позволившими сделать анализ образцов марсианских почв. Беспилотные автомобили-роботы могут передвигаться без участия человека, даже по сложным городским улицам с высокими рисками непредвиденных событий.

Возможно, именно из домашних проб создания первых интеллектуальных механизмов, вырастут изобретения, которые изменят техническую панораму будущего и жизнь человечества.