家仕上げ材ペーパークリップからロボットを作るにはどうすればよいですか? 10 個の手作りロボット歩行ロボットをより機動的にする方法。

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ペーパークリップからロボットを作るにはどうすればよいですか? 10 個の手作りロボット歩行ロボットをより機動的にする方法。

私たちの地球上で私たちと一緒に暮らす本物の生き物を完全に模倣しています。このようなロボットを作るのは難しくありませんが、電子工学の分野での意欲とある程度のスキルが必要です。

材料と道具:
- 銅線;
- 単三電池ホルダー 2 個。
- 2つのモノリシックセラミックコンデンサ各0.22mF;
- 公称値 3.3M の抵抗器 1 つ;
- 8 チャンネル用 74НСТ240 オクタルインバーターチップ (1 つ)。
- 20 ピン DIP 74ХХ240 または 74ХХ245 (1 つ);
- サーボモーター (1 個);
- スイッチ;
- プラスチック製ギア 1 つ。
- ワイヤーコネクタ。

製造プロセス:

ステップ 1。ギアの準備
プラスチック製の歯車を 2 つの等しい部分に切断する必要があります。次に、ホーンを取り外し、接着剤を使用して半円に固定する必要があります。

ステップ 2。エンジン換装
サーボモーターは回転のみに機能するように再設計する必要があります。それからそれを接着する必要があります銅線、写真に示すように。

また、この段階で必要になるのは、プラスチックストロー適切な直径の場合は、半円に接着する必要があります。その後、サーボモーターホーンを元の場所に置きます。次に、銅線にプラスチックチューブを取り付ける必要があります。この段階で、作業は完了したと見なすことができます。

ステップ 3。ロボットの脚の作成と取り付け
脚として使用銅線、写真のように曲げる必要があります。次に、作者は足を半円に接着します。バッテリーホルダーをサーボモーターに接着することもできます。

ステップ4。電子機器を扱う
おそらくこれが最も困難で重要な瞬間です。図に示すように、システム全体が明確に接続されている必要があります。接続後すぐにロボットの準備が整い、テストできるようになります。

足の角度を変えることでこんな効果が得られますさまざまな特徴ロボットから。速くすることも、遅くすることもできます。ロボットを装備することもできます追加要素たとえば、口ひげを制御して障害物を識別します。ロボットには LED の形の目を装備することもでき、これにより、より現実的な生き物のような類似性が作成されます。

このようなロボットを起動する必要があるのは、平面。足が滑らないように、端にキャンブリックを付けることができます。

ペーパークリップとモーターで作る歩行器は簡単ではない手作りおもちゃだけでなく、技術的テクニックとエンジニアリング的思考の総合的な武器でもあります。

このようなロボットを自分の手で作ることは、興味深いだけでなく、指の細かい運動能力も発達させます。そして子供にとって、それは啓示となるでしょう - 結局のところ、本物の歩行ロボットは何もないところから作られるのです。

普通のペーパークリップから簡単な作業ロボットを自分の手で組み立てるには、いくつかのシンプルで簡単にアクセスできる材料が必要です。まず、これらは金属クランプ自体と小さなツールセットです。必要な道具は、はんだごて、はんだ、ペンチ、ワイヤーカッター、ラジオペンチ、そして小さなペンチです。電気モーターギアボックスとそのためのバッテリーが付いています。

まず、長くて厚いペーパークリップからサポートフレームを作成する必要があります。つまり、長方形に曲げて、端をはんだでしっかりとはんだ付けします。ロボットの部品や要素は、組み立てプロセス中にこのフレームに取り付けられます。

次に、ロボットの足を取り付けるループを作成する必要があります。はんだごてを使用して長方形のフレームにはんだ付けする必要があります。次に、歩行ロボットの小さな足をペーパークリップで作ります。この場合、最初に複雑な前脚を組み立ててから、残りをすべて組み立てることをお勧めします。

ロボットの手足を組み立てたら、製造を開始する必要がありますクランクシャフト。クランプは強力で完全に均一でなければなりません。

クランクシャフトはペンチとラジオペンチを使用して慎重に準備する必要があります。シャフトが完成したら、モーターギア上に慎重に配置する必要があります。この後、ロボットの脚を接続する特別な接続ロッドが作成されます。クランクシャフト。その後、ギアはクランクシャフトにはんだ付けされます。

次に、ロボットのフレームにバッテリーとスイッチを取り付けます。すべてが正しく行われると、ロボットは歩き始めます。

これは、自分の手でペーパークリップから自家製歩行ロボットを作る方法に関するビデオ説明です。記事で何か理解できない場合は、それを見てください。

01.06.2010, 12:15

ロボット工学に特化したさまざまなフォーラムや Web サイトで、次のような質問に遭遇することがあります。廃材からロボットを作るにはどうすればよいですか?
このような質問をすると、質問者が初心者でロボット工学についてほとんど知識がないことがすぐにわかります。しかし、奇妙なことに、廃材からロボットを作ることはできます...必要なのは賢さだけです。

導入

私は壮大な本や包括的なトレーニングコースを書こうと思ったわけではありません。そんな初心者の疑問に答えていきたいと思います。実際には、時間を無駄にするつもりはなく、すぐに、次のような要求に応答する単純なロボットを作成する方法を説明します。環境、というか、障害物を避けました。

準備

プラスチックボール

これらの部品のほとんどは家にあります（モーターはおもちゃから取り出すことができます）が、SPDTスイッチを購入する必要があります（安価です - 1つあたり100ルーブル）。必要な部品をすべて購入したので、何をどのように行うかを説明し始めます。

ステップ1

配線がございます。ワイヤーを13本、それぞれ6cmに切りました。

次に、ペンチまたはナイフを使用して、各ワイヤの両端の絶縁体を 1 cm 取り除きます。

ステップ2

はんだごてを使用して、2 本のワイヤをモーターに、3 本のワイヤを SPDT スイッチに取り付けます。

ステップ3

電池ケースを取ります。片側に赤と黒の線があります。したがって、別のワイヤを反対側にはんだ付けします。

次に、バッテリーホルダーを裏返し、接着剤を使用して SPDT スイッチを V 字型に接着します。

ステップ4次に、2 つのモーターをバッテリーハウジングに接着して、前方に回転するようにします。

ステップ5

大きなペーパークリップを用意します。曲げてみましょう。ワイヤーを1本入手します。プラスチックまたは金属のボールを取り出し、貫通穴「元のペーパークリップ」をドラッグします。次に、この構造をバッテリーホルダーに接着します。

ステップ6

最も複雑なプロセス。すべての配線を正しくはんだ付けする必要があります。これを行う方法を図に示します。

ステップ7

ロボットが周囲の世界に反応し、障害物を回避できるようにするために、ロボット用のアンテナを作成します。ペーパークリップを2つ取り、曲げを戻します。

次に、それらを SPDT スイッチに接着します (はんだ付けするよりも接着した方が良いです。そうでない場合は、スイッチをはんだ付けできます)。

ステップ8

モーター軸を損傷から保護するために、ゴムでカバーします。これを行うには、ワイヤーから絶縁体を取り出して車軸に置きます。

ステップ9

良い？そこであなたと私は、障害物に反応して回避する最初の単純なロボットを作成しました。このロボットを動かすには、電池を挿入します。逆も同様です。ロボットの動きを速くしたり遅くしたりするには、写真のようにモーターを接着します。

結論

この記事では、最も基本的なロボットの作成について説明しました。
でも、そこで終わりたくないし、終わりたくないですよね？

ペーパークリップとモーターで作られた歩行器は、単なる手作りのおもちゃではなく、技術的手法と工学的思考の宝庫でもあります。

普通のペーパークリップから簡単な作業ロボットを自分の手で組み立てるには、いくつかのシンプルで簡単にアクセスできる材料が必要です。まず、これらは金属クランプ自体と小さなツールセットです。必要な工具は、はんだごて、はんだ、ペンチ、ワイヤーカッター、ラジオペンチ、ギアボックス付きの小型電動モーターとバッテリーです。

ロボットの手足を組み立てたら、クランクシャフトの作成を開始する必要があります。クランプは強力で完全に均一でなければなりません。

クランクシャフトはペンチとラジオペンチを使用して慎重に準備する必要があります。シャフトが完成したら、モーターギア上に慎重に配置する必要があります。この後、ロボットの脚をクランクシャフトに接続する特別なコネクティングロッドが作成されます。その後、ギアはクランクシャフトにはんだ付けされます。

次に、ロボットのフレームにバッテリーとスイッチを取り付けます。すべてが正しく行われると、ロボットは歩き始めます。

歩行ロボットは、動物や昆虫の動きを模倣するロボットの一種です。通常、ロボットは機械的な脚を使用して移動します。脚を使った移動には何百万年もの歴史があります。対照的に、車輪の助けを借りた移動の歴史は、1万年から7千年前に始まりました。車輪による移動は非常に効率的ですが、比較的平坦な道路が必要です。都市やその郊外の航空写真を見ると、道路のネットワークが絡み合っていることに気づくでしょう。

歩行ロボットを作る目的

歩行ロボットは、従来の車輪付き車両ではアクセスできない起伏の多い地形でも移動できます。歩行ロボットは通常、同様の目的で作成されます。

人生の模倣

高度な歩行ロボットは、昆虫、甲殻類、そして場合によっては人間の動きを模倣します。二足歩行ロボットの設計は複雑な作業が必要となるため、まれです。エンジニアリングソリューション。次の仮題の本で二足歩行ロボットのプロジェクトを探求する予定です ピクロボット。この章では、6 足歩行ロボットを構築します。

6 本脚 - 三脚歩行

6 脚のモデルを使用すると、有名な三脚歩行、つまり、ほとんどの生き物が使用する 3 本の脚での歩行をデモンストレーションできます。次の図では、黒い円は、足が地面にしっかりと植えられ、生物の重量を支えていることを示しています。明るい円は、脚が上がっていて動いていることを意味します。

図では、図 11.1 は、私たちが「立っている」位置にあることを示しています。すべての足が地面にあります。私たちの存在は「立っている」という立場から、前に進むことを決意します。一歩を踏み出すには、3 本の脚を持ち上げ (図 11.2 の明るい円を参照)、残りの 3 本の脚 (黒い円) に体重を掛けます。重りを支える脚 (黒丸) が三脚 (三角形) の形に配置されていることに注目してください。この位置は安定しており、私たちの存在は落ちることはありません。残りの 3 本の脚 (白丸) は前に進むことができ、実際に前進します。図では、図 11.3 は、上げた脚の動きの瞬間を示しています。この時点で、生き物の体重は静止している脚から動く脚に移ります (図 11.4 を参照)。生き物の重量は依然として三角形の配置によって支えられていることに注意してください。支持脚。次に、他の 3 本の脚も同様に再配置され、このサイクルが繰り返されます。この交通手段はと呼ばれます 三脚歩行、なぜなら、生き物の体の重量は常に、支持脚の三角形の位置によって支えられるからです。

米。 11.1. 三脚の足取り。開始位置

米。 11.2. 三脚歩行、前進の第一歩

米。 11.3. 三脚歩行、第二動作、重心移動

米。 11.4. 三脚歩行、第 3 楽章

歩行ロボットの作成

小さなゼンマイ式歩行玩具のモデルがたくさんあります。これらのおもちゃの「歩行者」は、カム機構を使用して足を上下および前後に動かします。このような設計は非常に「歩行」可能であり、非常に機敏に歩行するものもありますが、私たちの目標は、ステップ動作をシミュレートするためにカム機構を使用しない歩行ロボットを作成することです。

三脚歩行をシミュレートするロボットを構築します。この章で説明するロボットを動かすには 3 つのサーボが必要です。より大きな脚の自由度を必要とする歩行ロボットの他の 6 脚モデルや 4 脚モデルもあります。したがって、存在は、もっと自由度を高くするには、各脚にさらに多くの制御機構が必要です。この目的にサーボモーターが使用される場合、各脚に 2 つ、3 つ、さらには 4 つのモーターが必要になります。

このような数のサーボモーター (ドライブ) の必要性は、少なくとも 2 つの自由度が必要であるという事実によって決まります。 1 つは脚を下げたり上げたりするためのもので、もう 1 つは脚を前後に動かすためのものです。

3つのサーボモーターを搭載した歩行ロボット

私たちが作ろうとしている歩行ロボットは、設計と設計で妥協しており、必要なサーボは 3 つだけです。ただし、この場合でも、三脚歩行を使用した移動が提供されます。私たちの設計では、3 つの軽量 HS300 サーボモーター (トルク 1.3 kgf) と 16F84-04 マイクロコントローラーを使用しています。

デバイスの操作

ロボットの構築を始める前に、図 1 に示す完成したロボットを見てみましょう。 11.5 を実行し、ロボットがどのように動くかを分析します。この設計で使用されている三脚歩行は、唯一可能な歩行方法ではありません。

米。 11.5。 6本足歩行器は散歩の準備ができています

ロボットの前部には2つのサーボモーターが取り付けられています。各サーボモーターは、ロボットの対応する側の前脚と後脚の動きを制御します。前脚はサーボモーターのローターに直接取り付けられており、前後にスイング可能です。後ろ脚はロッドを使用して前脚に接続されています。引っ張ることにより、後ろ脚が前脚の前後の動きに追従することができます。中央の 2 本の脚は 3 番目のサーボモーターによって制御されます。このサーボモーターは、中央の脚を長手軸に沿って時計回りおよび反時計回りに 20° ～ 30°の角度で回転させ、ロボットを右または左に傾けます。

脚の駆動機構に関する情報を使用して、ロボットがどのように動くかを見てみましょう。図を見てみましょう。 11.6. 静止した状態からスタートしていきます。各円は脚の位置を示します。前のケースと同様に、黒丸は支持脚の位置を示しています。静止位置では、中央の脚は支持脚ではないことに注意してください。これらの脚は前脚および後脚よりも 3 mm 短いです。

米。 11.6。ヘキサポッドの動きの段階

位置 A では、中央脚が中央位置から約 20°の角度で時計回りに回転します。これにより、ロボットは右に傾きます。この位置では、ロボットの重量は右前脚と後脚、および左中央脚によって支えられます。これが上記の標準的な三脚位置です。左前脚と左後脚は「空中」にあるため、図 11.6 の位置 B に示すように前方に動かすことができます。

位置 C では、中央脚が中央位置から約 20°の角度で反時計回りに回転します。これにより、ロボットは左に傾きます。この位置では、ロボットの重量は左前脚と後脚と右中脚に分散されます。これで、右前脚と右後脚に荷重がかからなくなり、pos に示すように前方に移動できるようになります。 D図。 11.6。

位置 E では、中央脚が中央の位置に戻ります。この位置では、ロボットは直立して「立ち」、前脚と後脚のみに依存します。位置 F では、前脚と後脚が同時に後方に移動し、ロボットはそれぞれ前方に移動します。その後、この動きのサイクルが繰り返されます。

これは私が再現しようとした最初の歩き方でしたが、このシステムはうまくいきました。実験できる歩行パターンの他のモデルを開発、改善、構築できます。後ろ歩き（バック）や右左折の方法は皆さんにお任せします。私は、壁や障害物のセンサー、後退や方向転換の方法を追加することで、このロボットの改良を続けていきます。

ロボットの設計

ロボットの「本体」の基礎として、200x75x0.8 mm のアルミニウムのシートを採用しました。サーボモーターはプレートの前面に取り付けられています (図 11.7 を参照)。サーボモーターの穴のマークを図面からコピーし、アルミニウムのシートに転写する必要があります。このようなコピーにより、サーボモータを取り付けるための穴の位置の精度が保証されます。 4 つの直径 4.3 mm の穴は中心線の少し後ろにあり、中央のサーボモーターを取り付けるように設計されています。これら 4 つの穴は右端にオフセットされています。これは、中央のサーボモーターのフランジが「本体」の中心に正確に位置するように行う必要があります。後部の 2 つの穴は、後脚を可動式に取り付けるために設計されています。

米。 11.7。「身体」の根幹

ドリルで穴の中心をマークするには、センターポンチを使用する必要があります。そうしないと、穴を開けるときにドリルが「先へ進む」可能性があります。パンチがない場合は、鋭い釘で代用できます。

ロボットの脚は幅 12 mm、厚さ 3 mm のアルミニウムストリップでできています (図 11.8 を参照)。前足には4つの穴が開けられています。後脚には可動アタッチメント用とロッド取り付け用の2つの穴が開けられています。後足は前足より6mm短いことに注意してください。これは、前脚が取り付けられているサーボモータのフランジの高さを考慮する必要があるという事実によって説明されます。一般レベルプレート。後ろ足を短くするとプラットフォームが水平になります。

米。 11.8。前後脚のデザイン

必要な穴を開けた後、アルミニウムストリップを曲げる必要があります。必要な形式で。 70 mm の距離で、ドリル穴の側からストリップを万力に固定します。プレートを押し下げて90°の角度に曲げます。プレートを万力のジョーのすぐ隣に押し付けるのが最善です。この場合、プレートは脚の「最下部」を曲げる危険なしに 90° の角度で曲がります。

中央の脚は 1 枚のアルミニウムで作られています (図 11.9 を参照)。ロボットに取り付けた場合、中央の脚は前後の脚よりも 3 mm 短くなります。したがって、中央の位置では地面に触れません。これらの脚はロボットを左右に傾けるように設計されています。中央のサーボモーターが回転すると、脚部がロボットを約±20°傾けます。

米。 11.9。中脚

中央の脚を作成するときは、3x12x235 mm のアルミニウムストリップに、サーボモーターのフランジ用に最初の 3 つの中央の穴を開けます。次に、アルミニウムストリップを万力に固定し、上端に沿った万力のジョーでストリップの中心から 20 mm の距離にストリップを固定します。万力の上端から約 12 mm の位置でストリップをペンチでクランプします。ペンチのグリップを維持しながら、アルミニウムストリップを 90° の角度で慎重にひねります。非常にゆっくりと操作してください。そうしないと、プレートが簡単に破損する可能性があります。反対側のプレートも同様にひねります。

90度ひねり終わったら、前後脚と同様にプレートをさらに2か所90度曲げます。

サーボモーターの取り付け

フロントサーボはアルミベースに取り付けられています。プラスチックネジそして3mmナット。プラスチックネジを選択したのは、プレートに開けられた穴とサーボ取り付け穴の間の小さな位置ずれに対応するために、わずかに曲げることができるためです。

脚はサーボモーターのプラスチックフランジに取り付けられています。今回は2mmのネジとナットを使用しました。サーボモータのシャフトにフランジを取り付ける際は、各脚が平均的な垂直位置から同じ角度で前後に移動できることを確認してください。

ロッド設計

前脚と後脚の間のロッドは 3 mm ネジの付いたロッドでできています (図 11.10 を参照)。オリジナルデザインのロッド長さは中心間で132mmです。ロッドはロボットの前脚と後脚の穴にフィットし、いくつかのナットで固定できます。

米。 11.10。ヒンジとロッドの詳細図

トラクションを取り付ける前に、ロボットの後脚をベースに取り付ける必要があります。リアレッグマウントは9.5mmネジリベットと小ネジで作られています。脚の取り付けの詳細を図に示します。 11.10。ベースの下にプラスチックワッシャーを配置する必要があります。これにより、ベース間のスペースを埋めることができます。底ベースとネジの頭。この設計により、脚が「ぶら下がる」ことなくベースに取り付けられます。摩擦を減らすために、プラスチックワッシャーを使用できます。ワッシャーを多すぎないでください。使用すると、ベースの表面に対して足に過剰な圧力がかかります。脚は関節内で非常に自由に回転するはずです。図では、 11.11 と 11.12 は、部分的に組み立てられた 6 脚ロボットの写真を示しています。

米。 11.11。ヘキサポッド - 腹側の眺め。手前にサーボモーターが2つあります

米。 11.12。部分的に組み立てられたヘキサポッドと 2 つのフロントサーボ

中央サーボモーター

中央のサーボモータを取り付けるには、L 字型ブラケットが 2 つ必要になります (図 11.13 を参照)。アルミニウムのストリップに適切な穴を開け、90°の角度で曲げてブラケットを作成します。プラスチックのネジとナットを使用して、2 つの L 字型ブラケットを中央のサーボモーターに取り付けます (図 11.14 を参照)。次に、中央のサーボモーターアセンブリをベースの底部に取り付けます。ベースの 4 つの穴を L 型ブラケットの上部の穴に合わせます。プラスチック製のネジとナットを使用して部品を固定します。図では、 11.15 と 11.16 は、6 脚ロボットの上面と底面の写真を示しています。

米。 11.13。中央サーボモーターブラケット

米。 11.14。センターモーターアセンブリ、取り付けブラケットおよび中間脚付き

米。 11.15。ヘキサポッド - 3 つのサーボを備えた底面図

米。 11.16。ヘキサポッドを組み立てた状態。電子制御を搭載できる構造になっています

電気部品

図では、図 11.17 に PIC マイコンを使用してサーボモータを制御する図を示します。サーボモーターとマイクロコントローラーは 6 V 電池で駆動されます。6 V 電池コンパートメントには 4 本の単三電池が含まれています。マイクロコントローラー回路は小さなブレッドボード上に組み立てられます。バッテリーコンパートメントと回路はアルミニウムベースの上部に取り付けられています。図 11.5 は、完成したデザインロボットは「動く」準備ができています。

米。 11.17。模式図 6脚ロボットの制御

マイコン用プログラム

16F84 マイクロコントローラーは 3 つのサーボモーターの動作を制御します。可用性多数の未使用の I/O バスとプログラム用のスペースは、基本的なロボットモデルを改善および変更する機会を提供します。

PICBASICプログラム

「6足歩行ロボット」

「つながり」

「左サーボモーターピン RB1」

「右サーボピン RB2」

'チルトサーボピンRB0

「前だけ進んでね

B0 = 1 ～ 60 の場合

パルアウト 0.155 '時計回りに傾斜、右側リフト

パルアウト 1, 145 '左足を所定の位置に置く

pulsout 2, 145 ‘右足が前に出る

B0 = 1 ～ 60 の場合

pulsout 0、190 '反時計回りに傾け、左側を持ち上げます

パルアウト 1,200 '左足が前に出る

パルアウト 2、145 '右脚は前方位置を維持

B0 = 1 ～ 15 の場合

パルアウト 1, 200 ' 左脚は前方位置を維持

pulsout 2,145 '右脚は前方位置を維持

B0 = 1 ～ 60 の場合

pulsout 0、172 '中間位置、チルトなし

パルアウト 1, 145 '左足を後ろに動かす

pulsout 2, 200 ‘右足を後ろに動かす

すべてのサーボが pulsout コマンドに対して同じように応答するわけではありません。ロボットを作成するためにサーボモーターを購入する可能性がありますが、その特性は私が使用したサーボモーターとは若干異なります。この場合、サーボモータのロータの位置を決定するパルアウトコマンドのパラメータを調整する必要がありますのでご注意ください。この場合、6 脚ロボットの設計で使用するサーボモーターの種類に対応するパルスアウトパラメーターの数値を選択する必要があります。

この PICBASIC プログラムでは、ロボットは前進方向にしか移動できませんが、プログラムを少し変更することで、ロボットを後退させたり、左右に旋回させたりすることができます。複数のタッチセンサーを設置すると障害物の存在をロボットに知らせることができます。

歩行ロボット設計部品一覧

サーボモーター

マイクロコントローラー 16F84

アルミ条

アルミシート

3 mm ネジ付きロッドとナット

プラスチック製のネジ、ナット、ワッシャー

部品は以下から注文できます。