Всем привет, дорогие друзья. С вами Денис Курец и в этом материале мы поговорим о наиболее популярных робототехнических конструкторах. В наш век прогресса, роботы уже не кажутся чем-то заоблачным и фантастическим. Все современные образовательные учреждения (школы, техникумы и ВУЗы) стараются включить в образовательный процесс элементы робототехники. Чаще всего роботов собирают и программируют ребята, занимающиеся в соответствующих кружках. Участники таких кружков не только регулярно соревнуются друг с другом на своей базе, но также принимают участие в соревнованиях против команд из других учебных заведений.

В нашем техникуме уже несколько месяцев функционирует Республиканская инновационная площадка развития образовательной робототехники. Студенты активно занимаются изучением наборов конструкторов и разрабатывают практические задания, чтобы вновь пришедшие члены кружка могли как можно быстрее разобраться в базовых вопросах. К сожалению, материальная база пока не позволяет поработать со всеми существующими на рынке платформами.

А ведь помимо популярных конструкторов от Lego, есть множество классных наборов, которые ничуть не хуже продукции именитых брендов позволяют развить творческое мышление у юных инженеров. Сегодня мы пристально рассмотрим самые распространённые робототехнические комплексы, применяемые в школах, колледжах и ВУЗах по всему миру.

Начнём с самой узнаваемой версии конструктора от именитого бренда Lego. Легендарный Mindstorms EV3 (по нашему ИВИ 3) появился в продаже в далёком 2013 году. Буквально за несколько лет он стал самым популярным робототехническим набором в учебных заведениях. Базовая версия набора конструктора состоит из элементов, с помощью которых можно создавать простенькие механизмы. Для тех, кто хочет заниматься серьёзными проектами и участвовать в соревнованиях разработчики выпустили ресурсный набор, содержащий вспомогательные элементы.

По опыту могу сказать, что для занятий в кружке к двум базовым наборам вполне достаточно докупить один ресурсный. К тому же можно дополнительно заказать фирменные датчики от Lego или расширить набор компонентов за счёт оборудования сторонних вендеров, таких как SmartBricks и HiTechnic. Что касается среды написания программ для Mindstorms, то тут вариантов хоть отбавляй. Для тех кто ранее не сталкивался с программированием подойдут графические среды EV3-G, Scratch и Robolab, а профессионалы легко смогут найти общий язык с платформой на Python"е и Java.

Стоимость одного базового набора Lego Mindstorms EV3 Education на сегодняшний день (09.06.2017) варьируется в районе 28000 рублей. Дополнительный ресурсный комплект с элементами обойдётся вам в 9000 рублей. Такое вот не дешёвое развлечение эти роботы от лего. Однако, невзирая на высокую стоимость, данный набор можно по праву назвать идеальным инструментом для обучения основам робототехники и программирования. Его с успехом можно рекомендовать к освоению не только школьникам и студентам, но и взрослым людям интересующимся инновациями.

Не обделило вниманием Lego и совсем юные дарования. Наборы WeDo в первую очередь направлены на контингент начальной школы. С помощью базового комплекта учащиеся могут экспериментировать с созданием своих первых моделей, практиковаться в написании отчётов и делиться друг с другом новыми идеями. Основной набор состоит из мотора и двух датчиков (наклона и движения). Как и в случае ИВИ3 для работы над проектами повышенной сложности разработчики вынуждают докупить ресурсный набор со вспомогательными электронными компонентами.

В версии WeDo 2.0 робот получил возможность автономной работы. До этого управление осуществлялось только с помощью USB-коммутатора. Для составления программ тут используется собственная интуитивно-понятная среда Lego WeDo. В удобной форме путём простого перемещения блоков мышью создаются хитроумные алгоритмы. Базовая методичка включает в себя 12 уроков. Для расширения возможностей можно программировать в среде Scratch. Именно с её помощью на платформе WeDo реализуются самые интересные и запоминающиеся творческие проекты.

Что же касается ценника, то тут всё чуточку побюджетней чем с Mindstorms. 10000 рублей за первую версию базового набора + 5000 рублей за ресурсный комплект. Программное обеспечение с графической средой и книжка с разработанными заданиями обойдутся ещё в 8000 рублей. Хотя можно немного сэкономить и купить WeDo 2.0 за 15000. В его состав уже входит программное обеспечение, правда с ограниченным функционалом. Для сложных проектов данная платформа совсем не годится. Мало возможностей. Однако при избытке ресурсов её можно с успехом использовать как промежуточный этап перед переходом на EV3.

Третий участник нашего списка это робототехнические наборы конструкторов Tetrix и Matrix. Оба этих набора позволяют значительно расширить возможности роботов построенных на микроконтроллере от LEGO Mindstorms, однако собственный контроллер в них отсутствует. С помощью элементов от конструкторов Tetrix и Matrix учащиеся освоившие базовые наборы от LEGO могут попробовать свои силы в создании моделей из металла. Базовый комплект Tetrix’а, как правило, включает в себя различные соединительные балки, колёса, моторы и другие необходимые элементы.

Программируются обе платформы аналогично Lego Mindstorms"у. Удобнее всего использовать для написания программ такие языки программирования как NXT-G, LabVIEW и C. Что касается цен на наборы то они мягко говоря кусаются. Базовый набор Tetrix по распродаже сейчас можно приобрести за 64000 рублей, а ресурсный обойдётся вам в 20000. Не каждое учебное заведение может себе позволить даже одно рабочее место, не говоря уже о полноценных закупках комплектов для робототехнического кружка.

Последнее время среди маленьких любителей роботов становятся популярны конструкторы на базе одноплатных компьютеров Arduino и Raspberry Pi. Данные платы обладают собственным слабеньким процессором и памятью. К ним с лёгкостью можно подключать различные компоненты: лампочки, моторчики, датчики. А при желании даже магнитный замок, электрический чайник и кофеварку. Правда, для того, чтобы использовать все возможности робототехнических механизмов нужно как минимум разбираться в базовых вопросах микроэлектроники.

В настоящее время комплексные наборы для робототехнических кружков на базе Arduino и Raspberry Pi явление редкое. Гораздо чаще конструкторы самостоятельно формируют наборы из отдельных электронных компонентов, приобретаемых в доступном магазине радиоэлектроники. Обычно такой минимальный набор состоит из элементной базы, датчиков, макетной платы, шасси и проводов для соединения. Дополнительные элементы при желании можно изготовить при помощи фрезерного оборудования или распечатать на 3D принтере.

В России самым популярным обучающим набором на платформе Arduino является «Амперка». С его помощью учащиеся могут собрать мобильного робота без использования паяльника. В комплекте помимо базовых компонентов (резисторов, светодиодов, транзисторов и т.д.) прилагается учебное пособие. Учебник содержит 17 параграфов, каждый из которых рассчитан на 45 минутный урок. Этот материал является хорошим подспорьем в обучении прикладному программированию, а также помогает закрепить навыки работы с микроконтроллерами. По данным с официального сайта, стоимость одного образовательного набора «Амперка» на сегодняшний день составляет 16000 рублей.

Вернёмся за школьные парты. Групповая проектная деятельность уже стала привычным явлением для младшего звена. Наборы HUNA Kicky отлично подходят для школьников и дошколят. С их помощью ребята в раннем возрасте знакомятся с основными элементами робототехники. Серия Kicky подразделяется на три уровня сложности: базовый (Basic), средний (Junior) и продвинутый (Senior). Различаются они только количеством роботов и моделей. Все блоки конструктора выполнены из яркого разноцветного пластика и имеют возможность соединяться друг с другом с шести сторон.

Каждый из наборов помимо моделей комплектуется методическими пособиями с мануалами по сборке. Всё это конечно хорошо. Однако с виду готовые модели напоминают роботов очень отдалённо. HUNA Kicky скорее продвинутый детский конструктор, нежели серьёзная робототехническая база. При этом ценник на продукцию у наборов вполне себе взрослый. 12000 рублей за базовую версию и 15000 за продвинутую. Спорная инвестиция, если учесть, что возможности Kicky сильно ограничены. Тот же LEGO WeDo гораздо интереснее во всех отношениях.

Следующая категория наборов HUNA для начального образования это серия CLASS. Обновлённая в 2014 году коробочка содержит 2 платы, одну из которых можно самостоятельно перепрошить. Помимо этого в наборе имеется 2 двигателя, 2 серво-двигателя, различные датчики, детальки и что самое главное подробные методички с рекомендациями по сборке и программированию. Да-да, в ветке HUNA знакомство с программированием начинается с серии Class. Программная среда поддерживает как визуальный вариант, так и язык C++. Правда за всю эту прелесть создатели хотят ни много ни мало 43000 рублей. Не удивительно, что платформа с трудом конкурирует на рынке робототехнических конструкторов.

HUNA Top/Arduino

А вот серии, рассчитанные на учащихся старших классов (Top и Arduino), получились у HUNA более чем достойные. Детали конструктора добротные, алюминиевые. Разработчики не поскупились и вложили самые современные датчики, электродвигатели постоянного тока и модернизированный вариант материнской платы. Сборка одной модели занимает при лучшем раскладе 3-4 часа. Получившихся роботов уже нельзя назвать детсадовскими игрушками. Они отлично подходят для участия в соревнованиях международного уровня. Цена за полный TOP комплект в наиболее популярных интернет-магазинах варьируется в районе 40000 рублей.

RoboRobo Kids/Kit

Перейдём к робототехническим набором RoboRobo. В основную плату представителей данного сегмента интегрирован современный контроллер AT Mega. Несомненным плюсом этих конструкторов является простой принцип сборки. Все компоненты сделаны из добротных текстолитовых блоков, которые между собой соединяются при помощи винтиков. На сегодняшний день на рынке представлено шесть различных комплектов серии RoboKit и два RoboKids. Условно все они делятся по уровню сложности. Одни можно использоваться, начиная детского сада, другие отлично подойдут для студентов техникумов и даже ВУЗов.

Также как и у Lеgo к каждому из комплектов можно дополнительно приобрести ресурсный набор. Малая же распространённость RoboRobo в РФ обусловлена тем, что разработчики не русифицировали свою программную среду Smart Rogic, а энтузиасты из народа ленятся пополнять методическую базу в глобальной сети. В связи с этим многие преподаватели сталкиваются со сложностями при внедрении данных робототехнических наборов в образовательный процесс. С актуальными ценами комплектов на момент написания статьи вы можете ознакомиться в таблице.

Далее по списку у нас поистине роботы мечты. Серия Robotis DREAM специально заточена под среднюю школу. К сожалению, простота сборки моделей и скудный набор элементной базы ограничивает использование конструктора в старших классах. Для них лучше подойдут BIOLOID’ы, но о них чуть позже. Линейка DREAM включает в себя 4 набора с моделями различной сложности. Классной фишкой всех конструкторов от данного бренда является то, что добрая часть деталей и заклепок, которые используются при сборке - универсальные. Таким образом, наборы разных уровней при необходимости легко объединяются между собой.

class="eliadunit">

Так как комплектация коробочки каждого нового уровня достаточно сильно отличается от предыдущего, то подробно останавливаться на списке деталей смысла не вижу. Отмечу лишь, что наборы комплектуются качественными учебниками с пошаговыми уроками, в процессе которых вы можете с нуля осуществить сборку двенадцати моделей. Среда программирования для роботов весьма непривычная. Она не графическая и не текстовая, скорее смешанная. Пользователю предлагается список с готовыми конструкциями языка, перетягивая их, он формирует тело программы, которое по итогу отображается в простом текстовом редакторе.

Robotis BIOLOID

Оставим серию DREAM и рассмотрим следующее семейство в линейке от Robotis. Конструкторы BIOLOID предназначены для эффективного обучения в области проектирования и тестирования робототехнических систем высокого уровня. Опытные робототехники оценят возможность конструирования человекоподобных моделей. Различают два возможных варианта комплектации. Первый это STEM. Он включает в себя стандартный набор элементов (standart), и при желании с лёгкостью расширяется дополнительным комплектом (expansion).

Второй вариант - Premium. По мне так это самый суровый набор из всех. При ценнике в 120000 руб. он позволяет конструировать шагающих роботов для соревнований. Кручу него только профессиональный BIOLOID GP с облегчённым каркасом. ДЖИПИ способен играть в футбол, отважно сражаться в боях с другими роботами и даже танцевать брейк-данс. Модели, созданные с помощью элементной базы GP можно увидеть на ежегодном всероссийском робототехническом фестивале «Робофест».

Для базового программирования в основном используется стандартная текстовая среда RoboPlus. Те, кто дорастает до серьёзных проектов, переходят на редактор движений RoboPlus Motion. С его помощью можно задавать сложные движения, например танцы, в среде напоминающей программу для видеомонтажа. Всё просто. Каждое движение робота - это отдельный кадр. Чем больше кадров, тем соответственно больше действий совершает наша модель. Помимо пакета программ в комплект входит руководство по программированию. Актуальные цены на продукцию линейки Robotis наглядно представлены в таблице. Кусаются, не правда ли?

Fishertechnik

Перейдём к последней линейке роботов из официальной таблицы российской ассоциации образовательной робототехники. Fishertechnik - это наборы для конструирования механизмов и машин, наглядно показывающих производственные процессы. Наибольшее распространение конструктор получил в профессиональных учебных заведениях и технических ВУЗах. Наборы комплектуются фирменными контроллерами, двигателями, датчиками и блоками питания. Каждая версия конструктора содержит в коробке довольно объёмный блок-контроллер с пазами и выступом типа «ласточкин хвост».

Среда для программирования Robo Pro качественная, визуальная. Особенно придётся по вкусу тем, кто, как и я не особо фанатеет от текстового кодинга. В качестве интересной фишки разработчики встроили в прогу режим симуляции для тестирования алгоритма без реального робота. Готовые решения можно скидывать на флешку или напрямую в память контроллера через USB. Наборы которые можно использовать в робототехнических кружках комплектуются рабочими тетрадями с примерами собранных моделей.

Из всех наборов Fishertechnik’а мне больше всего нравится «Первооткрыватель». В комплект входит цветная видеокамера и wifi модуль для удалённого управления собранным роботом. Огорчает то, что многие хорошие наборы были сняты с производства. Например, популярный комплект ROBO TX Учебная Лаборатория. Проанализировать цены на все наборы возможным не представляется. Их реально очень много и они разные. На официальном сайте есть даже набор для сборки 3D принтера. Мы ещё в прошлом году купили для своей площадки аналогичный. Рекомендую. На таком принтере очень удобно печатать дополнительные пластиковые детали для любых конструкторов.

На этом можно было бы завершить наш обзор, ведь все виды роботов из официальной таблицы российской ассоциации образовательной робототехники мы рассмотрели. Однако в последнее время на рынке с невероятной скоростью появляются новые конструкторы, и привычная табличка постепенно устаревает. Поэтому в качестве небольшого бонуса я расскажу вам ещё про парочку любопытных робоплатформ, как зарубежных, так и отечественного производства. И начнем, пожалуй, с наборов Vex.

Данный конструктор пока не получил широкого распространения в России. В первую очередь это связано с тем, что VEX’овским наборам трудно тягаться с методической базой разработанных уроков под LEGO. Однако хочу заметить, что комплекты для робототехнических классов VEX EDR являются достойными конкурентами не только для EVE3, но и для TETRIX’а. Так например серия IQ, в которой подавляющее большинство деталей выполнены из пластика, имеет уникальную систему сборки конструкций и комплектуется фирменными микроконтроллером.

Наборы VEX EDR состоят из перфорированных металлических элементов. Отличительной особенностью данной линейки является наличие в микроконтроллере портов аналогового и цифрового типа. Это позволяет использовать конструктор для изучения базовых элементов микроэлектронники. Программное обеспечение для EDR представлено в виде трёх пакетов: MPLAB, easyC и ROBOTC. На практике же в качестве основной платформы используют, как правило, только последнюю, наиболее универсальную среду ROBOTC.

Далее по списку у нас наборы Makeblock. Мэйкблок - это открытая платформа, которая позволяет собирать различные робототехнические модели из алюминиевых деталей. Фирменные цвета, используемые производителем для окрашивания реек – светло-голубой и золотистый. Основной фичей данного конструктора является совместимость микроконтроллера с элементной базой от LEGO и Arduino. Данный факт не может не радовать обладателей данных наборов.

Для создания программ можно выбрать наиболее подходящую вам среду. Первая - это визуальная объектно-ориентированная среда MBlock, работающая по принципу drag-and-drop. То есть просто перетаскиваете блоки в основное окно, попутно составляя алгоритм. В основном используется для изучения основ программирования в начальной школе. Вторая – интегрированная среда разработки Arduino IDE. Там уже всё намного сложнее. Никаких картинок. Команды прописываются ручками.

Что ж друзья. Вот мы и добрались до последней робототехнической платформы в нашем небольшом обзоре. Отечественные наборы конструктора ТРИК разрабатывались командой опытнейших инженеров из Санкт-Петербурга. Создатели утверждают, что с помощью их конструктора можно собирать модели различной сложности: от самых простеньких до человекоподобных. Сердцем ТРИК’а является уникальный микроконтроллер, способный обрабатывать аудио и видеосигнал, осуществлять управление моторчиками и анализировать показания датчиков.

Для программирования автономных моделей можно использовать любой популярный язык: С++, Java, Python и т.д. Для юных робототехников разработчики предусмотрели визуальную среду TRIK Studio. Она интуитивно понятна любому ребёнку и позволяет описывать поведение моделей при помощи логической последовательности изображений. Конструктор распространяется в различных комплектациях. Каждый сможет найти себе вариант по душе. Малый образовательный набор можно заказать в пределах 500000 рублей, тогда как ценник на лакшери вариант выходит далеко за сотню.

Можно с гордостью сказать, что на сегодняшний день отечественный ТРИК представляет собой не просто игрушку для баловства. Это солидный набор для создания прототипов роботов любого уровня, с каждый днём набирающий всё большую популярность. И не удивительно. Ведь за приемлемую цену вы получаете добротный «скелет» из металла, базовые приводы и всевозможные сенсоры. Даже базовые наборы имеют в своём составе помимо контроллера камеру и микрофон. Все эти качества позволяют создавать роботов способных наиболее эффективно взаимодействовать с внешней средой.

Заключение

На этой ноте мы завершаем обзор робототехнических платформ для использования в образовательных учреждениях. Давайте кратенько подведём итоги и сделаем выводы на основании анализа наборов популярных конструкторов.

Почему LEGO так популярен?

Из всех представленных на сегодняшний день робототехнических комплексов наибольшую известность имеет, конечно же, LEGO. Помимо маркетинговой составляющей данная платформа хороша своей систематизацией. Всё железо согласовано с программным обеспечением, по работе с которым в свою очередь разработаны качественные методическими материалами. Существует даже образовательная академия LEGO Education. На сайте представлены различные курсы и тренинги. Регулярно проводятся мастер-классы. Видно, что уровень действительно серьёзный.

Да, тот же ТРИК может конкурировать с LEGO в плане железа. У отечественной разработки навороченный контроллер, двигатели и т.д. Но вот в плане программного обеспечения и согласованной с ним методической базы ТРИК пока сильно отстаёт. Опять же по уровню сложности российский конструктор ближе к уровню Arduino и Raspberry Pi. Для начинающих он плохо подходит. Почему спрашивается? Тут нужно разобраться, чем же вообще отличается та же Arduino от LEGO.

Отличия Arduino от Lego

Если кратко, то в EVE3 вы просто берёте контроллер, который уже имеет и экран и кнопки и соответствующие порты. Подключаете нужный двигатель и датчики. А затем заливаете на него программу, написанную в интуитивно понятной графической среде. Всё просто как дважды два. Открытая же платформа, например, на базе Arduino подразумевает, что вы собираете этот контроллер самостоятельно. Выбираете плату, затем экранчик, набор кнопок и т.д. Именно поэтому, основной упор в робототехнических кружках, функционирующих на базе ВУЗов и ССУЗов, делается на конструировании с использованием одноплатных компьютеров.

Площадка развития образовательной робототехники

Наша площадка не исключение. Тем, кто уже освоил базовые и ресурсные наборы от Lego, мы предлагаем попробовать свои силы в работе над серьёзными проектами в области робототехники. Так студенты старших курсов активно занимаются изучением Arduino-подобных конструкторов Йодо и Амперка. Наиболее сообразительные впоследствии выходят на уровень разработки собственных прикладных устройств без использования робототехнических конструкторов.

Например, сейчас ведётся разработка уникальной системы контроля доступа и учета рабочего времени. В её основе как раз будет микроконтроллер на базе Raspberry Pi. Про эту систему и про другие интересные проекты мы более подробно поговорим в следующих выпусках. Ну а на сегодня это всё. С вами был Денис Курец. Специально для Республиканской площадки развития образовательной робототехники «Russian Robotics» в ГПОУ «ВПТ». Не забываем ставить палец вверх и делиться этим материалом со своими друзьями. Увидимся в следующем выпуске. Всем пока.

Кооперативный робот (кобот), который используется как платформа для отработки когнитивных систем в ряде исследовательских проектов.

, The RoboticCub Project, Европа

Платформа антропоморфного типа для разработок в области искуственного интеллекта и когнитивных способностей. iCub - сокращенное от "искуственное познавательное тело.

Magni, Ubiquity Robotics

Платформа Magni от компании Ubiquity Robotics с двумя крупными колесами может перемещать до 100 кг полезной нагрузки, что позволяет создавать на ее основе самых разных роботов. В движение Magni приводят два электромотора мощностью 200 Вт каждый, способных разгонять ее до скорости в 2 м/c на горизонтальной плоскости. Энергетика: 7А +5В и 7А +12В постоянного тока. Компьютерная платформа - Raspberry Pi3 (четырехъядерный), ПО - ROS Kinetic / Ubuntu 16.04. Одна цифровая камера, направленная вперед. Десятиамперный аккумулятор обеспечивает 8 часов работы без подзарядки. При необходимости можно поставить свинцово кислотный аккумулятор мощностью до 32 А, что нарастит время автономной работы до суток. Платформа опционально может оснащаться 3D-сенсором с полем обзора в 120 градусов.
2018.03.16 .

, Aldebaran Robotics, Франция (приобретена группой SoftBank, Япония)

Антропоморфный ходящий двуногий робот, который может использоваться в качестве исследовательской платформы, поскольку позволяет заливать в него собственное ПО.

PR2, Willow Garage

Платформа андроидного типа с двумя манипуляторами руками, разработка Willow Garage. Примерная стоимость - около $400. Есть версия с одним манипулятором стоимостью $285 тысяч. Цены - на лето 2016 года.

Один из вариантов создания роботов на основе Arduino и других компьютерных плат — использование готовых корпусов и разработка собственной начинки. На рынке можно найти достаточное количество таких каркасов, которые включают также механическую базу (колеса, гусеницы, шарниры и т.п.). Взяв готовый корпус, вы сможете целиком сосредоточиться на программировании робота. Предлагаем небольшой обзор таких корпусов-скелетов роботов.

Почему нужны корпусы и скелеты роботов?

Создание робота — процесс многоэтапный, включающий в себя и проектирование, и сборку, и программирование. Знания робототехники граничат с физикой, механикой, алгоритмизацией. Начинающие юные робототехники по разному тяготеют к каждому из этапов создания роботов. Кому-то легче дается создание механических частей робота, но программирование вызывает сложности. Кто-то, наоборот, с легкостью программирует логику поведения робота, но процесс создания механической модели вызывает сложности.

Тем, кому процесс проектирования механики дается с трудом, и больше заводит именно процесс подбора различных датчиков и проектирование логики робота, стоит обратить внимание на различные механические базы для построения роботов. Они продаются без электроники, по сути это корпус или скелет будущего робота. Осталось только добавить им «мозг» (например, плату Arduino ), нервы и мышцы (датчики и приводы) и оживить их (запрограммировать). Иногда такие корпуса даже содержат моторы или датчики.

Платформы на 4 колесах — основа машинки Arduino

Платформа на колесах — это, безусловно самая простая и эффективная база для построения робота. В продаже есть много различных заготовок такого типа. Некоторые из их:

Платформа для создания робота на Arduino, выполненная из алюминиевого сплава. Платформа оснащена 4 колесами, к каждому из которых подключен отдельный мотор. Моторы идут в комплекте. Платформа может использоваться как основа автомобиля или любого другого ездящего робота. Размер платформы около 20 на 20 см. Винты, гайки и провода для подключения моторов также в комплекте.

Такое основание для вашего будущего робота можно купить примерно за $75 на сайте интернет-магазина DX.com .

Еще одна четырехколесная платформа для создания робота на базе Arduino привлекает внимание своими колесами. Они имеют диаметр 80 мм, ширину 60 мм, выглядят элегантно и надежно. У этой платформы акриловое основание толщиной 1,5 мм. Корпус имеет хорошую устойчивость и подходит для создания быстро передвигающегося робота. Aliexpress продает этот робот-скелет за $60. Комплектация аналогичная предыдущей — колеса, двигатели, провода и винты уже есть в наборе.

Двух- и трехколесные шасси для создания ездящих роботов

В следующей трехколесной платформе для создания робота на базе Arduino моторы подключены только к двум колесам и это снижает стоимость. В интернет магазине DX.com такое шасси продается за $20,5. Основание выполнено из прозрачного акрила. В комплекте 2 мотора, винты, гайки, провода, батарейный блок для 4 АА батарей. Размеры примерно 20 на 10 см.

Трехколесной платформе для робота Arduino. Фото dx.com

Двухколесное основание для робота. Фото dx.com

Гусеничные шасси для танков на Arduino

Гусеничные шасси более устойчивые чем те, что на колесах. Плюс в такой конструкции достаточно всего двух моторов, чтобы привести систему в движение, — а значит цена будет ниже, чем у четырехколесных платформ. Самая распространенная модель на гусеницах — это, конечно, танк, однако такая база может стать платформой для робота любой формы.

Гусеничное шасси для создания робота-танка на базе Arduino. В комплекте 2 мотора, гусеничная передача, винты, гайки. Размеры этого шасси 18,7 см х 11,5 см х 4,3 см. В интернет-магазине DX.com такое гусеничное шасси стоит $42.

Гусеничное шасси для робота. Фото dx.com

Корпус для робота-паука на Arduino

Паук — достаточно популярная форма роботов, поэтому в продаже имеются и такие корпуса-скелеты.Конструкция паука в отличие от роботов на колесах предусматривает движение в любую сторону.

Первый паук а в нашем обзоре стоит около $100 на Aliexpress .

Корпус для робота паука. Фото: aliexpress.com

В комплекте этого корпуса нет электроники, сервоприводов, их нужно покупать отдельно. С данной моделью паука рекомендовано использовать сервопривод MG 995 Servo. Забавно, что такой привод на сайте Aliexpress можно купить как за 33 доллара, так и за за 5 долларов (правда в этом случае придется купить 10 штук). Привод нужен под каждую лапу.

Кроме того для управления большим количеством сервоприводов потребуется многоканальный контроллер управления сервоприводами . Итоговая стоимость паука может получиться достаточно высокой.

Еще один скелет шестиногого робота-паука или даже робота-таракана привлек мое внимание своей ценой в $ 42,5. Робот на шести металлических лапах должен получиться пусть и не очень маневренный, зато устойчивый. Скелет этого таракана имеет длину 24 см, ширину — 18 см, высоту — 12 см. Приобрести этого черного таракана-робота можно на сайте интернет-магазина Aliexpress.

Корпус для робота таракана. Фото: aliexpress.com

Каркасы роботов гуманоидов

Достаточно интересной кажется модель робота-гуманоида стоимостью около $ 105. Здесь также нет электроники, зато много простора для творчества. Создание робота-гуманоида и программирование человеческой походки — непростые и интересные задачи. Начать пробовать свои силы в самостоятельном создании робота-гуманоида можно с покупки такого скелета на сайте интернет-магазина Aliexpress. Если верить описанию производителя, то на основе этого карскаса можно сделать даже танцующего робота.

Оболочка для робота гуманоида. Фото: aliexpress.com

Готовый робот, готовый корпус или создание Arduino робота с нуля?

Готовые полнокомплектые роботы на базе платы Arduino подойдут и для тех, кого электрические схемы не особо привлекают. Приобретая работающую модель робота, т.е. фактически готовую высокотехнологичную игрушку, можно разбудить интерес к самостоятельному проектированию и робототехнике. Открытость платформы Arduino позволяет из одних и тех же составных частей мастерить себе новые игрушки. Цена таких роботов колеблется в районе $ 100, что в общем относительно немного.

Готовые корпуса , которые мы рассмотрели в этом обзоре, предполагают бОльшую фантазию и бОльшее разнообразие получаемых роботов. В них вы не ограничены платами Arduino, можно использовать и другие «мозги». Преимущество этого способа перед созданием робота с нуля в том, что вы можете не отвлекаться на поиск материалов и разработку конструкций. Такой робот выглядит вполне серьезно и походит на промышленного.

Самым интересным, но и самым сложным, на наш взгляд, является полностью самостоятельное создание робота . Разработка корпуса из подручных материалов, приспособление для этих целей игрушечных машинок, и другой отслужившей техники может стать не менее увлекательным, чем программирование поведения робота. Да и результат будет совершенно уникальным.

Если вы только начинаете изучение Arduino робототехники, рекомендуем наш курс

Все цены приведены по состоянию на 22.05.14.

У вас есть базовое понимание того, что такое роботы и для чего современные роботы предназначены. Настало время определиться с типом робота, который вы собираетесь конструировать. Индивидуальный дизайн робота часто начинается с “видения” того как робот будет выглядеть и что он будет делать.

Типы роботов

Типы возможных роботов не ограничены, однако наиболее популярными являются:

• Наземные — колесные, гусеничные и шагающие роботы
• Летающие — самолеты, вертолеты и дирижабль
• Плавающие — лодки, подводные лодки, и плавающие роботы
• Роботы смешанного типа
• Стационарные манипуляторы

Этот урок предназначен для того, чтобы помочь вам решить, какой тип робота нужен для выполнения вашей задачи. Ранее вы думали о том, какие задачи или функции должен выполнять ваш робот (после 1 урока). Теперь вы можете выбрать тип робота, который будет наилучшим образом подходить для ваших потребностей. Ниже вы найдете описание всех основных видов роботов.

Наземные

Наземные роботы, особенно на колесах – это самые популярные мобильные роботы среди начинающих, так как они обычно требуют меньше инвестиций. Самый сложный тип роботов человекоподобное существо (похожее на человека), так как требует много степеней свободы и синхронизация движения многих моторов, и использует множество датчиков.

Мобильные роботы на колесах

Самый популярный метод, обеспечивающий подвижность робота и использующийся для передвижения роботов разных размеров и роботизированных платформ. Колеса могут быть любого размера, от нескольких сантиметров до 30 см и более. Настольные роботы, как правило, имеют маленькие колеса, обычно около 5 см в диаметре. Роботы могут иметь любое количество колес, хотя 3 и 4 являются наиболее распространенными.

Обычно трехколесный робот использует два колеса и шаровую опору на другом конце. Более сложные двухколесные платформы для робота могут использовать гироскопическую стабилизацию.

Это более редко встречается, так как колесный робот не может для поворотов использовать ничего, кроме управления заносом (как у танка). Реечное рулевое управление, например, как у автомобиля требует слишком много деталей, сложность и затраты перевешивают преимущества.

Четырех и шести колесные роботы имеют преимущество при использовании нескольких приводных двигателей. Каждый из которых подключен к одному колесу, что уменьшает скольжение. Также колеса могут дать роботу значительное преимущество в мобильности.

• Преимущества — низкая стоимость по сравнению с другими методами, простой дизайн и конструирование. Дополнительно богатство выбора — шесть колес или более могут конкурировать с системой на гусеницах. Отличный выбор для начинающих
• Недостатки — может потерять тягу (скольжение), малая площадь контакта. Прежде всего под каждым колесом находится небольшая прямоугольная площадка или линия для контакта с землёй.

Мобильные роботы на гусеницах

Платформа для робота на гусеницах используются в моделях по типу танка. Гусеницы не обеспечивают дополнительную “силу” (крутящий момент). Прежде всего они уменьшают скольжение и более равномерно распределяют вес робота.

Следовательно это делает их полезными на рыхлых поверхностях, таких как песок и гравий. Кроме того, трек-системы с определенной степенью гибкости могут лучше соответствовать неровной поверхности. Наконец, большинство людей сходятся в том, что гусеницы танков также добавляют роботу “агрессивный” вид.

• Преимущества — постоянный контакт с землей предотвращает скольжение, которое может быть у колес. Равномерно распределенный вес помогает использовать робота на различных поверхностях. Наконец, робот может быть использован для увеличения дорожного просвета робота без использования больших колес.
• Недостатки — при повороте возникает боковое усилие, которое действует на поверхность. Это может привести к износу гусениц. Так звездочка, используемая для гусениц, может существенно ограничить количество двигателей, которые могут быть использованы. Почти всегда приводит к повышенной механической сложности соединений и натяжению гусениц.

Шагающие роботы

Постоянно увеличивается количество роботов, которые используют ноги для передвижения. Ноги часто предпочитают для роботов, которые должны ориентироваться на очень неровной местности. Большинство любительских роботов разрабатываются с шестью ногами. Платформ для робота с ногами позволяет роботу быть статически уравновешенным за счет сохранения равновесия все время на трех ногах.

Вторые роботы требуют “динамическую стабильность”. Это означает, что если робот перестает двигаться на полушаге, то он может упасть. Исследователи проводили эксперименты с моноподом – одноногая прыгающая конструкция. Хотя на двух, четырех и шести ногах являются самыми популярными.

• Преимущества — ближе к органическим или естественным движениям. Потенциально могут преодолеть большие препятствия и идти по сильно пересеченной местности
• Недостатки — повышенная механическая, электронная и программная сложность — не самый простой способ в робототехнике. Прежде всего нужен малый размер батареи, несмотря на увеличение потребности в электроэнергии. Высокая стоимость конструирования.

Летающие роботы

Автономный беспилотный летательный аппарат является очень привлекательным и полностью соответствует возможностям многих конструкторов. Однако преимущества создания автономных беспилотных летательных аппаратов, особенно если вы новичок, еще не перевешивают риски.

При рассмотрении летательного аппарата, большинство тех, кто занимается робототехникой, все-таки используют существующие коммерческие решения. Это модели с дистанционным управлением самолета.

Беспилотные летательные аппараты, созданные профессионально, в основном используются для военных нужд.Они были изначально полуавтономные. Хотя в последние годы все чаще используются полностью автономные беспилотные летательные аппараты.

• Преимущества — радиоуправляемые самолеты существуют уже на протяжении многих десятилетий. Есть большие сообщества любителей. Они отлично подходят для наблюдения.
• Недостатки — все инвестиции могут быть потеряны в одной аварии.

Плавающие роботы

Растет число любителей, институтов и компаний которые разрабатывают беспилотные подводные аппараты. Много препятствий еще предстоит преодолеть, чтобы сделать подводных роботов привлекательным для более широкого роботизированного сообщества. Хотя в последние годы несколько компаний предлагают роботов по очистке бассейнов.

Подводные аппараты могут использовать балласт (сжатый воздух и затопление отсеков), двигатели, хвост и плавники или даже крылья, для погружения. Надводные модели – это, как правило, различные радиоуправляемые лодки и катера.

• Преимущества — большая часть нашей планеты — это вода, так что можно проводить много исследований и совершать новые открытия. Их дизайн почти всегда уникален и испытания можно проводить в бассейне.
• Недостатки — робота можно потерять многими способами (затопление, утечка, запутался...). Следовательно нужна хорошая защита большинства электронных частей от проникновения воды. Наконец глубины свыше 10 метров и более могут потребовать значительных вложений в исследования. Очень мало робототехнических сообществ может оказать помощь. Почти всегда ограниченные возможности беспроводной связи.

Комбинированные мобильные роботы

Ваша идея для создания робота может не относиться ни к одной из вышеперечисленных категорий. Возможно она может состоять из нескольких различных функциональных секций. Еще раз отметим, что данное руководство предназначено для мобильных роботов. Оно не годится для стационарных роботов или стационарных конструкций (кроме манипуляторов и захватов).

Целесообразно учитывать при построении гибридной конструкции использование модульного дизайна. Особенно актуально чтобы каждая функциональная часть могла быть снята и проверена отдельно. Разные проекты могут включать роботов на воздушной подушке, змееподобные конструкции и многое другое.

• Преимущества — проектируется и конструируется для удовлетворения конкретных потребностей и является многозадачным. Дополнительно может состоять из модулей, следовательно способно привести к повышенной функциональности и универсальности.
• Недостатки — возможна повышенная сложность и стоимость. Отдельные детали должны быть специально спроектированы и изготовлены.

Практический пример

В нашем случае, мы выбрали для построения робота, который обеспечит высокий уровень изучения робототехники. Это будет программируемая колесная платформа, которая может вместить различные датчики и захваты.

Для того чтобы сократить расходы, мы решили построить небольшого настольного робота, который будет способен перемещаться в помещении и на столах. Робот будет иметь небольшой вес, и иметь два колеса и шаровую опору.

Сборка платформы для робота на колесах без моторов и программируемого блока

Часть боевых задач может эффективно решаться при помощи дистанционно управляемой техники и роботизированных комплексов. В настоящее время в нашей стране и за рубежом разрабатывается большое количество разнообразных роботов, предназначенных для вооруженных сил. Одной из последних отечественных разработок в этой области является комплекс «Платформа-М». Не так давно эту машину смогли увидеть посетители выставки «День инноваций Южного военного округа», прошедшей в Ростове-на-Дону.

Разработка комплекса «Платформа-М» стартовала в начале текущего десятилетия. Созданием проекта занимался Научно-исследовательский технологический институт «Прогресс» (г. Ижевск). После недавних преобразований проект перешел компании «Ижмаш-Беспилотные системы». Именно эта организация в настоящее время занимается сборкой перспективной техники.

Изделие «Платформа-М» представляет собой универсальную гусеничную машину, которая может получать специальное оснащение и выполнять различные задачи транспортного или боевого характера. Малые габариты и вес не более 1-1,2 т позволяют перевозить машину имеющимися грузовыми автомобилями и успешно решать широкий круг задач.

Многоцелевой робот «Платформа-М» получает броневой корпус, обеспечивающий защиту от стрелкового по 3 классу отечественных стандартов. Гусеничная ходовая часть позволяет машине передвигаться по различным поверхностям, а также преодолевать препятствия. Требуемая подвижность обеспечивается при помощи электромотора мощностью 6 л.с. Питание двигателя производится несколькими аккумуляторами, которые позволяют машине непрерывно работать до двух суток без необходимости перезарядки.

Изделие весом не более 1-1,2 т может развивать скорость до 8 км/ч и преодолевать некоторые препятствия. В частности, обеспечивается подъем на 15-градусный склон. Дальность хода и радиус действия прежде всего зависят от поставленных задач и некоторых других факторов.

«Платформа-М» может оснащаться различным специальным оборудованием. Ранее на выставках демонстрировалась машина с башней, на которой были установлены пулемет и несколько реактивных гранат. При необходимости машина может нести и иное специальное оборудование. Боевое оснащение или другая аппаратура монтируется на крыше шасси, на специальных устройствах.

Представленный на «Дне инноваций ЮВО» образец перспективного робота был оснащен дистанционно управляемым боевым модулем с пулеметом ПКМ и оптико-электронной системой наблюдения и управления огнем. Подобное оборудование позволяет машине выполнять некоторые боевые задачи, в том числе осуществлять огневую поддержку подразделений.

Управление «Платформой-М» осуществляется по радиоканалу с удаленного пульта. В ходе работы робот и пульт устанавливают двухстороннюю связь. При этом с машины на пульт поступают видеосигнал и информация о параметрах работы различного оборудования. Обратно, в свою очередь, идут команды для силовой установки, вооружения или целевого оборудования.

Системы дистанционного управления комплекса «Платформа-М» состоят из нескольких основных блоков. Оператор должен работать с пультом управления, выполненным на основе защищенного ноутбука. К этому устройству подключается антенный комплекс с набором передатчиков и приемных устройств, обеспечивающий двухстороннюю связь с роботом. При условии прямой видимости аппаратура управления обеспечивает работу машины на дальности до 1,5 км от оператора.

Комплекс «Платформа-М» впервые был продемонстрирован весной 2014 года. Тогда дистанционно управляемые машины участвовали в учениях в Калининградской области. Кроме того, эту технику показали на параде 9 мая в Калининграде. В дальнейшем комплекс стал экспонатом прошлогоднего «Дня инноваций министерства обороны».

Еще в прошлом году было объявлено, что робототехнический комплекс «Платформа-М» пошел в серию и поставляется вооруженным силам. Серийные машины имеют разный набор комплектующих и оснащаются различным вооружением. К примеру, на прошлогодних фотографиях можно было увидеть боевые модули с пулеметами и реактивными гранатами. В экспозиции «Дня инноваций ЮВО», в свою очередь, присутствовала «Платформа-М» с пулеметом.

Представляем фотообзор перспективного роботизированного комплекса «Платформа-М», демонстрировавшегося на недавней выставке министерства обороны.

Общий вид изделия

Гусеничный движитель робота

Гусеница

Следы на асфальте неплохо демонстрируют маневренность "Платформы-М"

Общий вид боевого модуля с пулеметным вооружением

Опорная платформа вооружения

Крепления пулемета на платформе

Механизм вертикальной наводки