Сами строим робота дома или в школе

Подготовка

Необходимо приобрести детали и компоненты для сборки транспортной тележки робота. Подробно перечень необходимых деталей рассматривается ниже в этой главе.

Наиболее простым и сравнительно недорогим способом получить аппаратную основу – собрать её своими руками из отдельных комплектующих. Но можно воспользоваться уже почти готовыми или даже полностью готовыми образовательными наборами.

Такие наборы для юных робототехников есть, например, у российской компании “Амперка”. На её сайте, кстати, размещены различные уроки на русском языке, которыми можно воспользоваться для первоначального ознакомления с системой Arduino.

Вместо приобретения полного образовательного набора для формирования блока электроники можно использовать только платы MotorShield и TroykaShield, производства компании “Амперка” (или их полные функциональные аналоги других фирм), в сочетании с платой Arduino UNO.

Дополнительно потребуется механическое основание, на котором размещается пакет плат электроники, батарея питания, два тяговых мотора с колёсами, энкодеры для измерения скорости и направления вращения моторов, датчики линии, разъём подзарядки и выключатель питания.

В качестве механического основания можно использовать двухколёсную платформу miniQ или Turtle или другую подобную. Для робота потребуется батарея электропитания с напряжением от 8 до 12 вольт и ёмкостью не менее 2000 миллиампер-часов.

Наиболее подходящим вариантом для батареи могут быть NiMH аккумуляторы типоразмера АА, которые продаются в любом магазине радиоэлектроники. Применение одноразовых батареек допустимо, но Вам придётся менять их очень часто. Размещать аккумуляторы надо в специальных блоках-держателях. Набор из восьми перезаряжаемых NiMH аккумуляторов обеспечит напряжение 9,6 вольта, что вполне достаточно для наших целей.

Литиевые аккумуляторы дают большие значения удельной ёмкости, чем NiMH (меньший вес при той же ёмкости), но требуют постоянного внимания к степени их заряженности и специальных зарядных устройств.

Для работ в главе 2 основная батарея не понадобится, но лучше предусмотреть её в конструкции с самого начала. Кроме батареи в конструкции робота необходимо предусмотреть общий выключатель электропитания и разъём для подключения устройства подзарядки аккумуляторов.

В качестве устройства для подзарядки аккумуляторов можно использовать любой адаптер, преобразующий сетевое переменное напряжение 220 вольт в постоянное 10-12 вольт. Разъём для его подключения на роботе должен соответствовать тому, что есть на выходном проводе адаптера.

В некоторых интернет-магазинах можно приобрести  готовый набор “Shieldbot”. Этот набор представляет собой плату MotorShield, транспортную тележку, датчики линии, батарею питания и зарядное устройство в одном блоке. К ней можно подключать платы Arduino UNO и TroykaShield.

В наборе “Shieldbot” используется литиевая аккумуляторная батарея. Но зато на плате уже расположено необходимое зарядное устройство и зарядку батареи можно вести от разъёма USB любого компьютера.

Ещё одно отличие Shieldbot от MotorShield – другая распайка контактов для управления тяговыми электромоторами. Поэтому, в случае применения Shieldbot, необходимо будет изменить привязку адресов этих портов в программе. В основных программах, приложенных к этому курсу, используется привязка к распайке MotorShield. Но также есть вариант программы для Shieldbot.

Какой бы вариант Вы не выбрали, есть несколько обязательных требований к аппаратной платформе наших роботов:

  • Наличие двух колёс, приводимых в движение отдельными щёточными электромоторами постоянного тока. Вместо колёс можно поставить гусеницы, но скорость перемещения робота будет существенно ниже, чем в колёсном варианте и многие особенности работы автоматических регуляторов будут не так явно выражены. Так что колёсный вариант предпочтительней.
  • Наличие третьей опоры, позволяющей роботу выполнять повороты во время движения.
  • По возможности – подключение к моторам энкодеров (два на мотор; для измерения скорости и направления вращения). В упражнениях этой книги они не нужны. Но можно использовать их в дальнейшем.
  • По возможности – наличие двух цифровых датчиков линии. Они пригодятся в конце для организации соревнований. Но можно обойтись и без них.
  • Наличие аккумуляторных батарей питания тяговых моторов с соответствующей электропроводкой, тумблером отключения и разъёмом подключения сетевого адаптера для их подзарядки.
  • Плата Arduino UNO с платой MotorShield (или Shieldbot) и TroykaShield, собранные в пакет-этажерку. Вместо указанных плат можно использовать их полнофункциональные аналоги.
  • Наличие свободного места для подключения дополнительных датчиков и исполнительных устройств.

Как уже ясно, в продаже есть несколько вариантов разной степени готовности, поэтому читатель может выбрать наиболее  себе подходящий. Важно только выполнить требования, изложенные в этом разделе.

Обязательно нужен компьютер с выходом в интернет. Это может быть либо компьютер с операционной системой Windows, либо компьютер Apple с iOS. Система Arduino поддерживает оба варианта.