Робот «Inchworm» на базе Arduino Nano

Настал год поступления в ВУЗ, и я задумался о проекте, который можно было бы представить на приВУЗовских конференциях, чтобы не париться по-поводу пресловутого ЕГЭ и олимпиад. Поговорив со своим учителем инфы, покапавшись на YouTube, решил собрать гусеницеподобного робота.

В качестве дополнительных плюшек, к железке я решил добавить возможность управления с компьютера, реализовать возможность нескольких типов движения, при этом уложившись в минимальный бюджет.

Вот что получилось в итоге:

image



Теперь обо всем по-порядку.

Конструктив

Задумавшись о конструкции будущей змейки, я просмотрел много видео уже готовых роботов, и в голове родился некоторый образ моей гусеницы: модульная система из нескольких одинаковых симметричных кусков подойдет в самый раз.
Всего в змейке задействовано три модуля: два работают на движение вперед-назад, а один отвечает за поворот констуркции.
Теперь о реализации модулей. Была задумка сделать кошерный корпус на 3D-принтере. Даже накидал макет в SolidWorks. Но по знакомству не получилось, а по-другому дорого и долго. Решил обойтись подручными материалами. На строительном рынке купил бобину перфоленты (строительной) и флюс активный, чтобы удобно спаивать конструкцию было.
В итоге, каждый модуль выглядит примерно так:

image

В основе сидит сервомашинка Hitec HS-311.

Электроника

image
Требования к функционалу электроники: управление сервоприводами в соответствии с принятыми командами.
Давно было желание поковырять Arduino, и этот проект стал просто идеальным поводом для покупки платы. Из семейства Arduino выбрал Nano из-за удобных габаритов и наличия на рынке. В качестве приемника команд выбрал Bluetooth Bee, которую пришлось заказывать и ждать около месяца. Пока ее не было, управлял гусеницей через COM-порт с переходиком на MAX232. Как доставили пчелку (BluetoothBee), в проге на ПК подправил COM-порт (bluetooth адаптер просто эмулирует его), а на Arduino пересел на библиотеку NewSoftSerial.h и подправил прогу по-минимуму, добавив инициализацию пчелки. Кстати, на Nano есть выход на 5В и на 3,3В — это просто золото, потому что пчелка кушает именно 3,3В.
Arduino впаял в макетку, добавил на нее удобные пины для подсоединения серв и добавил тумблер ( На конференциях очень удобно выбирать режим, переключая трехпозиционных тумблер: 1 режим – ничегонеделние, 2 режим — демонстрация реализованных типов движения, 3 режим – управление с компьютера).
В качестве питания использованы 4 батарейки ААА, закрепленные сзади гусеницы в удобном держателе, который пришелся как раз по размеру.

Программа Arduino

Хвала библиотекам, практически ничего не приходится считать вручную. Для управления сервоприводами уже написана библиотека Servo.h, так что остается указать серво, и записать в него угол, на который хотим установить: MiddleServo.write(90); Работа с последовательным соединением через Bluetooth – по сути то же управление через проводное соединение. Готовая библиотека – NewSoftSerial.h.
Исходник.

Программа ПК

Я использовал готовую библиотеку для работы с COM-портом. Bluetooth-адаптер эмулирует COM-порт, все само цепляется, никаких проблем не возникает. Затем происходит опрос нажатых клавиш при помощи GetAsyncKeyState и буквицы, поставленные в соответствие с нажатыми клавишами, передаются на Arduino для дальнейшего преобразования и выполнения.

Демонстрация:


Извиняюсь за низкое качество видео.
А так же типы движения крупным планом: 1, 2, 3.

Затраченные ресурсы:

Времени у меня ушло в сумме около суток на все создание. Куда больше на подбор материалов, ожидание доставки и ничегонеделание.
Денег потрачено около 3000 рублей.
Материалы, использованные в змейке, довольно просто достать. Пожалуй, только с Bluetooth Bee могут возникнуть трудности. Мне пришлось заказывать в Seeeduino Store. Но, при желании, можно змейку научить слушаться радио с xBee, которую достать значительно проще, но тогда для компа нужен соответствующий адаптер.

Плюшки:

1ый диплом на конкурсе «Шаг в будущее» (МГТУ им. Баумана)
2ой диплом на Intel-Династия-Авангард (отбор на Intel ISEF)

Возможно, я что-то упустил важное, так что с удовольствием отвечу на все вопросы.
Share post

Comments 65

    +6
    Он мне кажется смешным и милым :3
      0
      Моя первая мысль была про то, что он очень мило цокает копытами по паркету
      +1
      Это а самом деле восхитительнейше кавайно! :)

      И это вам не лампочками мигать.
        +11
        «Ну вот» — подумал я, — «теперь, чтобы получать высокие места на таких конференциях, как Шаг в будущее, достаточно немного денег на железо и годной статьи на Хабре».

        А потом я стал смотреть видео.
        Когда он пополз вперед — я улыбнулся.
        Когда он начал ползти боком, я почти засмеялся — такого еще видеть не доводилось, оригинально.
        Но когда он начал кататься по полу — я просто-таки весь рот открыл! :)
        Очень неплохо! Я явно не понял и недооценил значение заявленного вами решения «реализовать возможность нескольких типов движения» :)
          0
          Вот блин клёвенькая штука)
          А нафига замок? Пусть бы все смотрели)
            0
            Замок снял.
            0
            А добавление еще пары модулей и движенеи «Волной» не рассматривалось?
              0
              Я когда в магазин за сервами поехал, звезды сложились так, что их осталось 3 штуки. Если бы больше купил — могло бы все быть круче. Я планировал минимум 3, ну так и вышло, я не сопротивлялся :)
              +1
              А я подумал, что корпус из конструктора «алюминиевого» ))
                0
                Аккумулятор на фото слева стяжкой стянут?
                  0
                  Стяжка сверху, чтобы батарейки не выпадали и чтобы ничего не тряслось, а закреплен весь блок на проволоке (в днище около краев проделаны отверстия и проволокой к модулю прикреплены).
                    0
                    С батарейками проблем не было? они движение не затрудняют последнего модуля?
                      0
                      По ссылке 1 из демонстрации это вроде более-менее просматривается: если чуток и задевает, то двигаться не мешает.
                      Единственная проблема с батарейками — нет индикации зарядки, но это уже буржуйство)
                        0
                        Спасибо, в общем — все просто супер, если будете развивать идею, обязательно напишите об этом!
                  0
                  Жениться вам надо, барин. В смысле — чтобы жена меховую шкуру на эту штуку сделала, тогда совсем хорошо будет.
                    –2
                    Новый тип товаров для сексшопов же.
                      +2
                      если барин женится, то на роботов у него времени уже не останется:)
                      +1
                      Побольше бы такой «молодежи» и мы бы были передовой страной. В ВУЗ взяли-то?)
                        +1
                        В Бауманку да, вне конкурса :) Но так получилось, что я в другой пошелйду.
                          0
                          куда, если не секрет?
                            +2
                            Rose-Hulman Institute of Technology. А в России я бы поступал в МФТИ.
                              +5
                              Еще один перспективный специалист «утек за бугор». Увы. Удачи Вам, отличный проект!
                                +2
                                Эй, я еще никуда не «утек». Это лишь возможность получить первоклассное образование.
                                  +1
                                  первоклассное в смысле высокого качества, а слово еще — вычеркнуть.
                                0
                                А по каким критериям выбрали? Я сам МФТИ закончил, мне интересно.
                                  0
                                  Выбирал по тому, какие студенты, чему учат, насколько непросто поступить, какие компании сотрудничают.
                                    0
                                    можно пару слов о процессе поступления в RHIT?
                                      0
                                      Мм, это долгий был процесс… В том году еще решил попробовать свои силы в Американских ВУЗах, составил список меня интересующих, поглядел в раздел Admissions каждого универского сайта, подтянул английский, сдал TOEFL, SAT I и SAT II, потом по школе бегал, отметки собирал за последние три года и рекомендательные письма от учителей. Затем доделал все бумажные дела и к Новому 2011 Году года разослал все доки по универам :)
                                      Да, огромная благодарность с моей стороны в этом деле Американскому Культурному Центру (amc.ru, в особенности образовательному центру там же — useic.ru), там меня наставляли на путь истинный, помогали с выбором универов и просто подпинывали в нужную сторону. Причем for free. Да, и там периодически бывают
                                      А потом куда-то взяли, куда-то нет. Потом с меня попросили 3к за участие в физтеховской конференции «Старт в науку» за презентацию мной моего проекта, не велики деньги, но стало как-то обидно, и я твердо решил ехать в RHIT. Там денег даже немного предложили.
                                      Как-то так.
                                        0
                                        Недописалось: в АмЦентре бывают очень классные лекции интересных людей на интересные темы из Америки на инглише.
                                        Надеюсь, после публикации инфы на Хабре Центр не лопнет :)
                                          0
                                          вы попали в число стипендиатов в RHIT?
                                            0
                                            Стипендия для меня выражается в качестве оплаты части стоимости обучения.
                                              0
                                              Я почему-то подумал, что вам повезло обучаться полностью бесплатно.

                                              В любом случае, искренне вас поздравляю.

                                              Надеюсь, вы не пожалеете о своем выборе, в России-то лучше физтеха и (возможно) вмк точно бы ничего не было.
                                                0
                                                Возможно, лучше физтеха, но вот уж не вмк — точно, смело вычеркивайте из этого списка. Уж не в день знаний это будет сказано, но как лично учащийся на вмк, могу вас заверить, слухи и предубеждения о крутости образования на вмк сильно преувеличены (если вдруг кто-то ещё испытывает иллюзии).
                                                Эх, 3, или даже уже 4 года назад я совершил ошибку… А тогда-то мне казалось: «бауманка, физтех, вмк! столько возможностей! Да и не хуже наше обучение иностранного, просто меньше котируется.» Увы, я ошибался, надо было пробовать поступать туда, за бугор.
                                                Автору самые теплые пожелания: пусть и дальше придумывается легко, а удаётся так же здорово и с такой же кажущейся лёгкостью.
                            0
                            спасибо за хорошее настроение))) молодец!
                              0
                              На 00:38 этой штуке явно вёсел не хватает :-) Сделано клёво, пять баллов!
                                +1
                                Так. Дайте этой штуке швабру и веник, пусть занимается делом… а не в коробке дремлет…
                                  +1
                                  Здорово!
                                  Ну и спасибо Вашим родителям — за Ваше воспитание :)
                                    +2
                                    Я, наверное, сошёл с ума, но посмотрев на фото робота и ещё не прочитав заголовок, я увидел Google с зеркальной G.
                                      +9
                                      Вы много сидите в интернете :)
                                      0
                                      И ведь как естественно просто сделано -без всяких заморочек. Во истину все гениальное просто!
                                      Посмотрел видео и захотелось самому творить. :-)
                                        +2
                                        Автор молодец! Катание по полу — killer feature (:
                                          0
                                          Может напишите статью о том как софтовая часть реализовалась? Как прграммировать готовые профили движений итд итп
                                            0
                                            Хех, насчет статьи я подумаю. Если объяснять вкратце, то сначала я двигал модули руками и смотрел, чего да как, а потом записывал все те же самые повороты уже непосредственно с Arduino.
                                            –2
                                            Очень понравилось, что есть в России умельцы. Видео посмотрю вечером. Надеюсь, у вас будут силы и желание, чтобы наладить выпуск этих роботов в товарном виде. Наверное, видели уже Inchworm Hex-Bugs от компании Innovation First?
                                            image
                                              0
                                              Дада, в Москве много где такие продают. Не думал по-поводу массового игрушкопроизводства пока :)
                                              +1
                                              если честно то именно его движения и доставляют… пока не посмотрел видео думал «ну шевелится он и под ардуино» посмотрев понял что вложена душа в железку…
                                                0
                                                Мир тесен :) Помните меня на Авангарде? :)
                                                  0
                                                  Хабр тесен! Конечно помню, давно еще статью Вашу прочел, вот и свою запостил…
                                                  0
                                                  а можно болле схематично описать механическую часть «модуля» гусеници?
                                                    +1
                                                    В основе механической части лежит прямоугольная площадка с двумя треугольными ушками на противоположных гранях.
                                                    Для данного робота надобно 6 таких элементов.
                                                    На одном элементе неподвижно закрепляем сервомотор. На ось сервомотора надеваем второй элемент. Получаем подвижную конструкцию. Далее уже полученные элементы соединяем цепочкой, повернув на 90 градусов относительно осей сервомотора.
                                                    На второй фотографии все видно. Там сбивает с толку, что конструкция сделана не из целого листа материала, а из перфорированной ленты.
                                                    0
                                                    Очень и очень. Сам занимался подобными вещами. Писал софт вот к этому.
                                                    На сколько батареек хватает?
                                                      0
                                                      קבלו את הנשק של מערכת הביטחון: הרובוט "נחש". מדובר במצלמה שמגיעה בכוחות עצמה כמעט לכל מקום, ויכולה בין היתר לאסוף חומרי מודיעין על האויב, או על ניצולים מתחת למבנים שקרסו
                                                        0
                                                        И что вы хотели этим сказать?
                                                        0
                                                        Конкретно ответить не могу, но садятся довольно быстро. На 3-5 полных демонстраций комплект уходит (просто сервы начинают поворачивать не на установленный угол, а на меньший, и движения уже глючат)
                                                          0
                                                          У нас таже проблема была. Мы не пальчиковыми, конечно, пользовались, но всё равно на долго не хватало.
                                                            0
                                                            Ух, да у вас проект совсем другого уровня. А как проблему решили, если не секрет?
                                                              0
                                                              Мы так и не решили. Мы делали этот проект в качестве дипломной работы. Нам эту игрушку заказала израильская армия. Они хотели чтоб мы построили прототип. Мы его построили. После нас, студентов, за него взялась какая-то инженерная контора, которая и должна была сделать из неё собственно работающего робота.
                                                        0
                                                        Никогда не видел, чтобы так обстоятельно и творчески подходили к вопросу поступления в ВУЗ. Это вам не ЕГЭ списать. Здорово!
                                                          0
                                                          Все заметили, что если в плеере нажать на любую стрелку, включается игра «змейка»? Или я что-то пропустил из новостей ютуба? :)
                                                            0
                                                            А если цифры (в верхнем блоке) нажимать, то перемотка будет. 5 — середина, 9 — 90% видео ну и по аналогии.
                                                            0
                                                            Здорово)
                                                            Особенно понравилась модульная система. Как развитие идеи можно еще сделать блоки съемными и не квадратными а треугольными, как в детской игрушке. Будет еще больше вариантов движения и получится таки неплохой конкурент робоконструкторам от Лего и подобным.
                                                              0
                                                              Мм, про робоконструктор — это круто… Я еще подумывал о модулях по краям с выдвижными колесиками, чтобы по ровным поверхностям гонять быстро и энергоэкономично. Можно еще нафантазировать какие-нибудь «грузовые» модули с орешками и конфетами или модули с выдвижными пропеллерами :)
                                                              –1
                                                                0
                                                                Действительно впечатляет, особенно с учёт того сколько вам лет. Нравятся и подход и исполнение. Желаю вам, чтобы заряд бодрости за время учёбы никуда не делся. Мне кажется именно из таких, как вы, в дальнейшем получаются rockstar Инженеры.

                                                                Удачи!
                                                                  0
                                                                  Для зрелищности я еще решил добавить функцию самовылезания из коробки по команде с компа :)

                                                                Only users with full accounts can post comments. Log in, please.