Как сделать робота своими руками

Три закона робототехники

Компьютерный ученый Кристоф Солдж пытается устранить необходимость в правилах, которые управляют поведением роботов. Его стратегия — дать им цель: сделать нас более могущественными. Кристоф работает в Game Innovation Lab при Нью-Йоркском университете. Саша Маслов взяла интервью у Солджа для Quanta Magazine, из которого мы узнаем, что нам, возможно, вовсе не стоит пытаться удержать неудержимый поток технологической сингулярности.

Знаменитые три закона робототехники Айзека Азимова — ограничения поведения андроидов и автоматов, необходимые для обеспечения безопасности человечества — также были незавершенными.

1. Робот не может причинить вред человеку или своим бездействием допустить, чтобы человеку был причинен вред.
2. Робот должен подчиняться приказам, отдаваемым людьми, если таковые не противоречат Первому Закону.
3. Робот должен защищать свое существование, если эта защита не противоречит Первому или Второму Закону.

Конечно, в этих законах можно найти множество противоречий и лазеек (чем, собственно, пользовался и сам Азимов). В наш нынешний век продвинутого программного обеспечения с машинным обучением и автономной робототехникой, определение и внедрение железной этики искусственного интеллекта стало актуальной проблемой для таких организаций, как Институт исследований машинного интеллекта и OpenAI.

Нюансы создания роботов

Из чего можно сделать робота своими руками? Это зависит от того, кто будет этим заниматься.

Если ребёнок, то его родителям следует предложить ему внимательно просмотреть модели из ненужных коробок, картона, бумаги, спичечных коробков, сигаретных пачек, пластиковых бутылок, съедобной мастики, чтобы выбрать подходящий вариант.

Маме легче создать для ребёнка вязаного или съедобного киборга. А если созданием робота планирует заняться папа, то чадо может рассчитывать на более сложную конструкцию, например, получить высокотехничного андроида.

Полезные роботизированные устройства для начинающих

Первые шаги в робототехнике можно начать:

• со знакомства с наборами для конструирования и программирования Lego BOOST (7-12 лет) и Lego EV3 (с 10 лет);
• с конструирования вибророботов, предназначенных для детских игр;
• с занятий с использованием электронных конструкторов «Знаток»;
• со сборки простых конструкторов для начинающих на основе Arduino;
• с конструирования моделей, представленных обучающими конструкторами Engino.

Необходимые навыки

Для изготовления роботов новичкам потребуются следующие навыки:

• умение конструировать, создавать механизмы;
• знание того, как обеспечивается взаимодействие маленьких помощников с внешней средой;
• изучение темы, так как сделать шагающего робота своими руками – задача не из легких;
• начальное представление о программировании – переменных, алгоритмах, современных языках.

Познакомившись с азами программирования, можно переходить к созданию самодельных роботов-пылесосов, мойщиков бассейнов и окон в доме. Применение роботам можно найти и в других сферах жизни.

Робот из подручных средств

Сегодня мы расскажем, как сделать робота из подручных средств. Получившийся «высокотехнологичный андроид» хоть и будет небольшого размера и навряд ли сможет помочь вам по хозяйству, но пренепременно развеселит как детей, так и взрослых.

Для того, чтобы сделать робота своими руками, не понадобится знание ядерной физики. Это можно сделать и в домашних условиях из обычных материалов, которые постоянно есть под руками. Итак, что нам понадобится:

• 2 куска провода
• 1 моторчик
• 1 батарейка AA
• 3 канцелярские кнопки
• 2 кусочка пенокартона или похожего по свойствам материала
• 2-3 головки старых зубных щеток или несколько скрепок

1. Прикрепляем батарейку к мотору

С помощью клеящего пистолета прикрепляем кусочек пенокартона к корпусу мотора. Затем к приклеиваем к нему батарейку.

2. Дестабилизатор

Этот шаг может показаться не совсем понятным. Однако, чтобы сделать робота, необходимо заставить его двигаться. Надеваем на ось мотора маленький продолговатый кусочек пенокартона и закрепляем его с помощью клеевого пистолета. Такая конструкция придаст мотору дисбаланс, что и приведет всего робота в движение.

На самый конец дестабилизатора капните пару капель клея, или прикрепите какой-нибудь декоративный элемент — это добавит нашему творению индивидуальности и увеличит амплитуду его движений.

3. Ноги

Теперь необходимо снабдить робота нижними конечностями. Если вы будете использовать для этого головки зубных щеток, то приклейте их к нижней части мотора. В качестве прослойки можно использовать всё тот же пенокартон.

4. Провода

Следующим шагом прикрепим два наших отрезка провода к контактам моторчика. Можно их просто прикрутить, но ещё лучше будет припаять их, это сделает робота более долговечным.

5. Подключение батарейки

Используя термопистолет, приклеем провод к одному из концов батареи. Можете выбрать любой из двух проводов и любую сторону батареи — полярность в данном случае роли не играет. Если у вас хорошо получается паять, в этом шаге также можно воспользоваться пайкой вместо клея.

6. Глаза

В качестве глаз робота вполне подойдет пара бусинок, которые прикрепляем термоклеем к одному из концов батарейки. На этом шаге можно проявить фантазию и придумать внешний вид глаз на своё усмотрение.

7. Запуск

Теперь давайте оживим нашу самоделку. Возьмите свободный конец провода и прикрепите его с незанятому контакту батареи с помощью липкой ленты. Не стоит использовать на этом шаге термоклей, потому что это не позволит вам при необходимости отключить мотор.

Робот готов!

А вот как может выглядеть наш самодельный робот, если проявить больше фантазии:

И напоследок видеоролик:

Робот, реагирующий на источник света

Для быстрого сбора механизмов используются предметы, которые можно найти дома. Это моторчики и батарейки из детских игрушек, проволока, солнечные аккумуляторы от старых калькуляторов, светодиоды. Дополнительно потребуются фиксаторы (клей, изолента), отвертка и другие инструменты из домашней мастерской.

Перед началом работы следует определить, какие функции возьмет на себя готовый механизм. За 15 минут можно собрать робота, который ищет источник света. При включении лампы он будет двигаться к ней, а при перемещении фонаря — следовать за потоком лучей.

Необходимые инструменты и детали

При сборке конструкции простого робота своими руками потребуются:

• основа – монтажная плата или плотный материал (картон);
• движущая сила – миниатюрные моторчики мощностью 3 или 5 В (из старой игрушки);
• колеса – крышки от пластиковых бутылок;
• датчики – фототранзисторы на 3 В;
• источник питания — 3 спаянные батарейки АА (пальчиковые);
• управляющие элементы – транзисторы 816Г (производство – Россия);
• монтажные приспособления – провода из витой пары.

Для проделывания отверстий на картоне потребуется шило, а фиксатором элементов послужит термопластичный клей (из термопистолета). Для работы также понадобится паяльник и жесткая проволока, которую заменит разогнутая скрепка.

Процесс сборки

Готовые детали следует разложить на рабочем столе и включить паяльник. Первоначально собирают плату, для чего подготавливают текстолитовую или картонную основу со сторонами от 4 до 5 см. На ней должна уместиться схема, батарейки, двигатели и крепеж переднего колеса.

Первоначально запаивают датчики с учетом полярности подсоединения фотодиодов и фототранзисторов. Их размещают по углам платы с одного края, располагая так, чтобы они смотрели в разные стороны. Это передняя часть робота, его «глаза».

Поодаль от переднего края фиксируют транзисторы, запаивая их так, чтобы маркировка располагалась на стороне правого колеса.

К 3 соединенным батарейкам подпаивают провода и определяют на плате 2 точки их схождения (плюс и минус). Удобно продеть в края платы витую пару, запаять концы к транзисторам и датчикам, вывести петлю и к ней подпаять батарейки.

Двигатели устанавливают в конце шасси с противоположной стороны платы. Управляющий моторчик крепят напротив управляемой системы. Это необходимо, чтобы робот поворачивался на свет.

Сборку электрики начинают от отрицательного полюса батарейки к положительному контакту по всей схеме. Взяв часть витой пары, припаивают отрицательный контакт датчиков к минусу батарей, и в это же место добавляют коллекторы транзисторов.

Второй фотоэлемент припаивают небольшим куском провода к транзисторной базе. Остальные ножки присоединяют к моторчикам. Для проверки правильности сборки используют тестер полярности напряжения.

После сборки проводят тестирование. Для этого включают схему и подносят ее к источнику света, поворачивая сначала одним, затем другим чувствительным элементом.

Когда все сделано правильно, двигатели на плате вращаются, меняя скорость в зависимости от степени освещения.

Если устройство не работает, проверяют правильность подключения контактов. В схеме каждый из датчиков отвечает за работу колес — правый за левое, и наоборот. Если это не так, корректируют полярность включения моторов.

Далее осуществляют сборку устройства. Первым делом изготавливают боковые колеса, склеив крышки между собой полой частью внутрь. Для их фиксации просверливают не большые отверстия, используя миниатюрную дрель с насадками. В колесо продевают проволоку (бывшую скрепку) и закрепляют ее концы между фотодатчиками на плате.

На последнем этапе проверяют работу механизма, используя источники освещения разной интенсивности. Колеса робота должны ехать вперед. Если система работает, зафиксированные на плате моторчики и батарейки закрепляют термоклеем.

После приступают к изучению возможностей робота и расширению его функционала. Например, ставят задачу, чтобы он ездил по заданной траектории.

Робот с искусственным интеллектом своими руками

Конструктор был представлен подразделением Google Creative Lab. Робот называется ALTO, что является сокращением от «A Little Teachable Object» (маленький обучаемый объект). Проект создан для того, чтобы люди смогли собрать робота на дому и получили базовые знания о машинном обучении. Машинным обучением называется умение искусственного интеллекта самостоятельно вырабатывать навыки выполнения новых задач. В ходе сборки робота ALTO, люди должны понять, как научить робота самостоятельно понимать и выполнять задачи. По крайней мере, компания Google на это надеется.

Интересный факт: ученые уверены, что в будущем большую часть ручного труда будут выполнять роботы. Чтобы не остаться без работы, людям необходимо уже сейчас изучать программирование, ведь роботами должен кто-то управлять. Так что знать, что такое машинное обучение и как оно работает, важно всем. И робот ALTO, возможно, сможет быстро ознакомить людей с этой темой.

Схема для создания корпуса робота из бумаги и исходный код программы для его работы можно найти на сайте Experiments with Google (кнопка Get the code). Но это еще не все, потому что для создания робота нужна электроника, которую нужно купить:

• Coral USB Accelerator — это устройство, которое включает в себя процессор Edge TPU. Он нужен для того, чтобы робот обладал способностью к машинному обучению. Его можно купить на Aliexpress;
• Raspberry Pi 4 — небольшой компьютер размером с банковскую карту. К нему можно будет подключить камеру, динамики и прочее оборудование, нужное для робота. Он тоже есть на Aliexpress.

Программирование робота

Для обучения робота нужно будет использовать платформу TensorFlow, которая включает в себя инструменты для тренировки нейронных сетей (можно сказать, для создания искусственного интеллекта). Звучит сложно, да и цена устройства Coral USB Accelerator и компьютера Raspberry Pi 4 может озадачить. Но ведь речь идет о достаточно серьезном устройстве, в ходе создания которого человек получает навыки, которые могут пригодиться ему в высокотехнологичном будущем. Знание английского тоже обязательно, потому что инструкция по сборке робота ALTO и его настройке выложены на GitHub и не переведены на русский.

Робот ALTO может распознавать предметы и многое другое — главное, научить его этому

Представители Google считают, что робота можно научить выполнению самых разных задач. Самая простая из них — распознавание предметов. Если перед камерой робота поставить яблоко, он может поднять левую руку. А если поставить банан — правую. Это только самые банальные примеры, а на деле, полученные в ходе сборки робота знания, должны помочь в создании более навороченных устройств. Глядишь, кто-нибудь сможет даже разработать собственный робот-пылесос или создать охранную систему с распознаванием лиц.

Многие люди ассоциируют будущее именно с роботами. Считается, что когда-нибудь они смогут ходить по улицам наравне с людьми и это будет вполне привычным явлением. На данный момент на улицах можно встретить разве что роботов-курьеров, и то редко. Одного из самых интересных роботов для доставки посылок недавно представила компания Hyundai. Он стал очень обсуждаемым — в чем заключается его главная особенность, можно почитать в этом материале.

Хочу стать инженером и собрать робота. У меня получится?

Можно подумать, что робототехника — занятие для умников и выпускников физтеха, но это не так. На самом деле простых роботов строят даже младшие школьники, поэтому вам это тоже под силу.

Что мне потребуется?

В первую очередь — микроконтроллер. Он станет мозгом будущего робота. Можно сказать, что микроконтроллер — это крошечный компьютер, размещенный на одной микросхеме. У него есть процессор, оперативная и постоянная память и даже периферийные устройства: интерфейсы ввода и вывода данных, различные таймеры, передатчики, приспособления, которые инициируют работу двигателей. Набор устройств зависит от конкретной модели. Именно микроконтроллер будет получать информацию от внешнего мира через датчики движения, фотокамеры и прочие приспособления, анализировать ее и побуждать робота совершать в ответ какие-то действия.

Микроконтроллер нужно будет установить на печатную плату, запитать его, подсоединить все необходимые устройства (датчики, лампочки, двигатели), а еще собрать из подручных материалов корпус робота. Все детали, которые для этого нужны, можно купить в любом магазине радиотехники.

Если у вас нет профильного образования или опытного наставника, который подробно объяснит, что именно и в какой последовательности устанавливать (и как пользоваться паяльником!), готовьтесь к долгой и кропотливой работе: придется перерыть интернет вдоль и поперек и испортить множество деталей.

Я в ужасе и собираюсь передумать. Нельзя попроще?

Можно. Специально для тех, кто никогда не держал в руках паяльник, но очень хочет попробовать себя в робототехнике, существуют специальные наборы-конструкторы, позволяющие сделать всё то же самое, но быстрее. Самый известный и популярный — Arduino. Его главное преимущество в том, что это не просто игрушка, а целая экосистема: множество обучающих материалов и инструкций, видеокурсы, огромное пользовательское комьюнити — можно задать любой вопрос от новичкового до самого продвинутого. Есть и другие платформы — например, совсем простой конструктор Mindstorms от Lego.

Составы наборов могут быть очень разными, но в каждом есть готовая печатная плата с уже установленным микроконтроллером и всеми дополнительными деталями, которые нужны для решения простых типовых задач. Обычно плату можно напрямую подключить к компьютеру через USB. А дальше среда разработки от производителя поможет сразу же сделать первые шаги в программировании роботов. Например, заставить мигать лампочку на плате.

Теперь всё зависит от вас. Можно, используя готовую плату, реализовать собственный несложный проект: например, сделать машинку, которая движется и останавливается по команде, или гирлянду для новогодней елки. Можно купить набор, уже включающий в себя всё, что нужно для постройки робота определенного типа, и потренироваться на нем. Плюс этого варианта: все детали в наборе подготовлены так, чтобы вы могли соединить их без паяльника или других инструментов.

У меня в школе была двойка по физике, и вообще я гуманитарий. Мне нужно что-то выучить, прежде чем приступать?

Штурмовать учебники необязательно. Конечно, школьная физика пригодилась бы, но если вы ее забыли, не переживайте — вспомните по ходу дела. Для начала просто погуглите, что такое ток, сопротивление, закон Ома, конденсатор, транзистор — пара десятков статей дадут вам базовые представления о радиотехнике, и этого хватит на первое время. Позже вы легко найдете в сети всю информацию, которая вам понадобится. И усвоите ее на практике — гораздо лучше, чем из учебника.

А программировать надо уметь?

Если умеете, создание первого робота окажется, возможно, даже слишком легким делом. Если не умеете — отличный повод научиться. Дело в том, что программирование робота — штука очень наглядная: вот вы написали код и сразу же загорелась лампочка. Вам нужно, чтобы ваш робот разворачивался, когда до стены осталось меньше 5 см, значит, в программе надо прописать такое условие, всё логично. Именно поэтому детей часто начинают учить программированию на примере робототехники: здесь вместо скучных абстракций сразу получается осязаемый результат в реальном мире. На этом принципе строится обучение по программе «Робототехника». Все участники сразу же могут применить полученные знания на практике.

Перед первой попыткой написать программу для робота достаточно разобраться, что такое цикл и условный оператор. Для тех, кому и это кажется слишком сложным, производители конструкторов часто предусматривают визуальные редакторы: там код вообще не нужно писать, всё настраивается перетаскиванием блоков мышкой. Конечно, никакого сложного функционала так не напрограммируешь, но это уже начало. Позже, если захотите заниматься робототехникой углубленно, полезно будет освоить язык С, который чаще всего используется в этой сфере.

Меня случайно не убьет током?

Нет. Если, конечно, вы не собираетесь начать сразу с постройки огромных промышленных роботов. Пока речь идет о небольших игрушках, сила тока и напряжение настолько малы, что даже если вас и ударит, то вы ничего не почувствуете. Самое страшное, что можно сотворить, конструируя маленького робота, — небольшой взрыв на столе. Но это случится, только если вы перепутаете «плюс» с «минусом» во время работы с электролитическим конденсатором.

Самая вероятная неприятность — некоторое количество испорченных деталей, которые вы попытаетесь подсоединить не так и не туда. Но переживать не стоит: все необходимые расходники недороги, а их поломка тоже важная часть обучения.

Где можно узнать больше о роботах?

Можно пройти один из многочисленных, в том числе совершенно бесплатных онлайн-курсов. Можно выбрать курс, посвященный Arduino, — как, например, этот от МФТИ, или начать с Lego. А можно не привязываться к конкретной платформе и учиться робототехнике в целом — например, на этом курсе от Бауманки. Ну а если вы знаете английский, буквально вся Coursera с программами по робототехнике от ведущих мировых университетов к вашим услугам.

Робот из пластиковых бутылок

Делать робота можно и из самого простого материала – пластиковых бутылок. Для поделки приготовьте:

• непрозрачную бутылку из-под колы;
• игрушечное ведерко из набора детской посуды;
• две вилки;
• три крышечки от пластиковых бутылок;
• два колеса от игрушечного автомобиля, соединенные шасси.

• Снизу по бокам бутылки проделываем два отверстия, в которые продеваем шасси и прикручиваем колесики. Сгибаем две вилки – это руки – и крепим к туловищу сзади на болты. На голову надеваем ведерко, к которому прикрепляем две крышечки побольше – это глаза, и одну поменьше посередине – это рот. Украшаем робота, как подскажет фантазия.

Робот из спичечных коробков

Такая самоделка до неприличия проста в изготовлении, но очень симпатична. Она создаётся из девяти коробков, цветной бумаги и клея.

Коробки нужно обклеить цветной бумагой и сформировать из них фигурку робота. Не забудьте прорисовать лицо фломастером, и прикрепить антенны из спичек.

Из Лего

Конструкторы Лего состоят из множества деталей, которые можно крепить друг другу не только по прилагаемым схемам, но и произвольно.

Алгоритм изготовления в любом случае предписывает начинать сборку со ступней:

• Их делают из квадратных или прямоугольных деталей.
• Далее крепятся большие детали для ног. Как только ноги станут желаемой длины, их необходимо соединить прямоугольной деталью, которая послужит основанием для корпуса.
• Нижняя часть туловища может быть узкой, а вот грудная и плечевая – пошире.
• К плечам крепятся руки и голова.
• В руки дать пушку или прикрепить целый арсенал к рукам, спине, плечам. Если «посадить» макет на колесо, то получится робот на мотоцикле.

Новогодний костюм

Если коробки у вас большие, можно из них сделать маскарадный костюм для ребенка. В этом случае коробку-голову сразу приклеить к коробке-туловищу. На голове вырезать квадратное отверстие, чтобы малыш мог смотреть через него.

Внутри сделать прорезь для головы сынишки. А руки и ножки роботу смастерить из гибких вентиляционных труб, выбрав нужный диаметр.

Робот из консервных банок

Красивый робот получается из консервных банок. Нужно вставить одну банку в другую. Руки и ноги сделать из металлических крышечек, которыми закрываются стеклянные поллитровые бутылки с напитками. Просверлив в центре каждой крышечки отверстие, их нужно стянуть между собой на проволоку, закрепив концы. Спереди на корпус робота прикрутить болтами две такие же крышечки.

На верхней банке вырезать отверстие – рот, прикрутить два болта – глаза. А уши сделать из кругов из фольги, закрепив их по бокам так, чтобы они торчали в разные стороны.

Не забудьте сделать фото вашей работы поэтапно и выложите на свою страничку в соцсеть. Пусть посетители позавидуют вашим умениям, а, может, даже переймут неординарный опыт.

Собрать робота в мастерской или лаборатории

Есть несколько возможных сценария для оснащения роботизированной лаборатории. Выбор приборов и инструментов, которые нужно добавить в вашу лабораторию, зависит от того, сколько роботов вы планируете сделать. И в первую очередь от того, как вы занимаетесь робототехникой и какой результат вы хотели бы получить.

В мире есть много конструкторов робототехники, у которых есть инструменты из нескольких типов лабораторий. И у них может быть свой набор приборов и инструментов, который они считают необходимым для того чтобы собрать робота.

1. Первый тип мастерской предназначен для начинающих разработчиков роботов.  Скорее всего они будут создавать несколько недорогих роботов для развлечения. Возможно будут заниматься каким-нибудь одним несложным проектом. Это мастерская с небольшим количеством недорогих инструментов. Но при правильном подходе и в правильных руках такая мастерская может быть использована для создания профессиональных роботов.
2. Следующий тип мастерской является промежуточным типом между простой и профессиональной мастерской. Такая лаборатория подойдет для разработчиков, которые не являются «профессиональными». При этом они готовы вкладывать немного больше средств в оборудование, чтобы облегчить изготовление, сборку, тестирование и устранение неполадок. В результате здесь собрать робота будет намного проще.
3. Профессиональная мастерская предназначена для пользователей, которые планируют создавать множество продвинутых роботов и прототипов. Они используют различные детали и материалы. Этот тип конструкторов робототехники хочет, чтобы готовый прототип выглядел настолько профессиональным, насколько возможно. Наконец они могут даже хотеть произвести небольшие производственные прогоны готового дизайна.

Собрать робота в профессиональной лаборатории намного проще, хотя нужны определённые навыки. Это тип мастерской или лаборатории, скорее всего, будет необходим в небольшой компании по производству робототехники. Трудно описать все инструменты, необходимые на этом уровне, но можно дать некоторые общие рекомендации.

Как всегда, очень важно иметь правильный инструмент для правильной задачи, и только вы знаете свои потребности лучше всего.

Ниже вы найдете небольшой обзор инструментов и материалов для вашей мастерской, с классификацией по уровню и типу.

Механические инструменты

Минимальный набор может включать в себя:

— Маленькие отвертки, которые необходимы при работе с электроникой. Их нужно не очень много, но их размер делает их более хрупкими.

— Набор отверток. В любую мастерскую нужен набор инструментов или инструмента, который включает в себя плоские, крестообразные и другие головки отверток.

— Игольчатые плоскогубцы. Они бывают очень полезны при работе с небольшими компонентами и деталями и являются очень недорогим дополнением к вашему набору инструментов. Они отличаются от обычных плоскогубцев тем, что могут проникать в места недоступные стандартным плоскогубцам.— Стрипперы и кусачки для проволоки.

Если вы планируете обрезать провода различного диаметра, то кусачки помогут вам сэкономить много времени и усилий. Прибор для снятия изоляции (стриппер), при правильном использовании будет удалять только изоляцию с кабеля, и не будет перегибать или портить провода. Другой альтернативой устройству для снятия изоляции с проволоки является пара кусачек, но конечный результат может быть не очень хорошим.

Ножницы, линейка, ручка, маркерный карандаш, канцелярский нож (или другой ручной режущий инструмент) помогут собрать робота. Эти вещи необходимы в любом офисе.

Промежуточный набор может включать в себя:

— Вращающийся инструмент

• Ротационные инструменты оказались невероятно универсальными и могут заменить большинство обычных электроинструментов. Прежде всего при условии, что работа, которая должна быть выполнена, выполняется в небольших масштабах. Они могут резать, сверлить, шлифовать, гравировать, полировать и т. д.
• Дрель бывает очень полезна, особенно при создании больших отверстий или использовании более прочных или более толстых материалов. Более дорогой вариант, например сверлильный станок, позволит вам высверливать идеально перпендикулярные отверстия.
• Пилы различных типов необходимы, чтобы разрезать более толстые материалы или делать длинные прямые разрезы. Вы можете использовать ручную пилу, ленточную пилу, настольную пилу и т. д.
• Когда ваша работа становится более сложной, вам нужно будет надежно удерживать материалы и детали прочно на месте во время работы над ними. Следовательно необходимы тиски, которые позволяют добиться большей точности и качества изделия.

Профессиональный набор:

• Настольный станок с ЧПУ позволяет обрабатывать пластмассы, металлы и другие материалы и создавать трехмерные, сложные формы.
• Настольный токарный станок (ручной) позволяет создавать собственные валы, прокладки, адаптеры и колеса из различных материалов. Токарный станок с ЧПУ является избыточным, поскольку большинству конструкторов роботов нужно только изменить диаметр, а не создавать сложные формы.
• Вакуумные формовочные машины используются для создания сложных пластиковых оболочек, которые сформованы по вашим конкретным спецификациям.
• Листогибочные станки – нужны для создания роботизированных рамок или корпусов из листового металла. Они дают возможность получить точные и повторяемые изгибы.
• Другие специализированные инструменты.  Когда вы более точно поймете, какая механическая обработка вам нужна, возможно, потребуются более специализированные инструменты. Это дополнительно набор инструментов по металлу, сварочные аппараты, 3D-принтеры и т. д.

Электрические инструменты

Минимальный набор:

— Беспаечная монтажная плата.

Эти платы используются для простого создания схем прототипов без необходимости пайки. Это хорошо в том случае, если вы еще не полностью освоили свои навыки пайки. Возможно вы хотите быстро собрать прототипы и протестировать идеи, не прибегая к пайке новой схемы каждый раз.

— Провода перемычки — идеально подходят для соединений между контактами на монтажной плате и не только выглядят красиво, но и предотвращают беспорядок.

— Блок питания макета. При экспериментировании с электроникой очень важно иметь надежный и простой в использовании источник питания.

— Набор для паяльного инструмента. В недорогой комплект паяльника входят все основные компоненты, необходимые, чтобы помочь вам припаять и создавать простые схемы.

— Мультиметр используется для измерения напряжения, сопротивления, тока, проверки целостности соединений и т. д. Если вы знаете, что будете создавать множество роботов и работать с электроникой, то разумно приобрести более качественный мультиметр.

— Настенный адаптер.  Стандартные напряжения, используемые в робототехнике, включают: 3,3 В, 5 В, 6 В, 9 В, 12 В, 18 В и 24 В. Настенный адаптер также может быть хорошей заменой для батарей, так как они могут быть очень дорогими в долгосрочной перспективе. Настенный адаптер может позволить вам работать над вашим проектом без перерывов. Ведь даже перезаряжаемые батареи необходимо перезаряжать.

Промежуточный набор:

Промежуточный тип лаборатории базируется на основной лаборатории, добавляя следующее:
— Регулируемая температурная паяльная станция.

— Паяльник с переменной температурой со сменными наконечниками позволит вам быть более точным и снизить риск горения или плавления компонентов.

— Оплетка для снятия припоя или отсос помогут очистить наконечник паяльника, не охлаждая его, позволяя вам быстрее и качественнее паять.

— Переменный источник питания (вместо адаптера на стене).  Наличие мощного и надежного источника питания очень важно при разработке сложных схем и роботов. Переменный источник питания позволяет вам тестировать различные напряжения и токи без хлопот. Прежде всего не требуется несколько типов батарей и силовых адаптеров.

Профессиональный набор дополнительно включает в себя:

— Осциллограф — очень полезен при работе с аналоговыми схемами или периодическими сигналами.

— Логический анализатор.  Логический анализатор похож на осциллограф.  Цель логического анализатора — запись цифрового (но не всегда только цифрового) сигнала с последующим его анализом в удобных программах. Он позволяет просматривать и хранить данные, получаемые с микроконтроллера, и упрощает отладку цифровых схем.

Дополнительно

— Наиболее распространенный диаметр провода, используемый в робототехнике, составляет 0,64 мм. Хотя у многожильных проводов есть свои преимущества, одножильный провод позволяет легко подключать их к штыревым разъемам и макетам.

— Набор для пайки с увеличительным стеклом, зажимами и держателем для паяльника.

Такой набор позволяет надежно фиксировать платы и детали во время пайки. Можно рассмотреть мелкие детали и оставлять паяльник в держателе, не опасаясь ожогов.

— Горячий клей и термоклеевый пистолет полезен независимо во многих случаях. Клей, который выходит из горячего пистолета, быстро застывает и обеспечивает хорошее склеивание различных компонентов.

В отличие от обычного клея, этот клей трехмерен, что означает, что вы можете использовать его в качестве разделителя, клея, наполнителя и т.д.

— Более толстые провода. Когда вы создаете более крупные роботы, двигатели постоянного тока потребуют более высоких токов и, следовательно, нужны кабели большего диаметра.

— Штангенциркуль цифровой позволяет более точно измерять детали, а также диаметры (как внутри, так и снаружи).

Программное обеспечение

Программное обеспечение для программирования.

Первое программное обеспечение для программирования должно соответствовать любому выбранному микроконтроллеру. Если вы выбрали микроконтроллер Arduino, то вы должны выбрать программное обеспечение Arduino. Программное обеспечение должно соответствовать выбранному микроконтроллеру.

Если вы выбрали линейку Lego, то вы должны выбрать программное обеспечение для Lego.

Чтобы использовать различные микроконтроллеры, вы можете изучить более фундаментальный язык программирования, такой как BASIC или C.

Схемы и печатные платы. На них я не буду подробно останавливаться. На рынке доступно множество популярных бесплатных программ. Они включают обширную библиотеку деталей и помогают преобразовать вашу схему в печатную плату.

Для профессиональных лабораторий существует множество платных программ САПР и 3-D моделирования, но это отдельная большая тема и ее лучше изучать отдельно, не в рамках этого обзора.