КИБЕРНЕТИЧЕСКИЙ МУРАВЕЙ - это простой робот способный бежать за источником света (лучом фонарика) или обходить препятствия. Выбор режима работы осуществляют с помощью джапера. Использование доступных технологических решений позволит любому начинающему робототехнику собрать кибернетического муравья. Но это ещё не всё! 

Кибернетического муравья можно модифицировать как в конструкторе добавлять различные функции.

+ДОСТУПНЫЕ РАДИОКОМПОНЕНТЫ!
+ПЕЧАТНАЯ ПЛАТА НЕ НУЖНА!
+ВОЗМОЖНОСТЬ МОДИФИКАЦИЙ

Для сборки робота изготовление печатной платы не потребуется, его корпус выполнен из.. картона! И тем не менее он достаточно прочен, это достигается за счёт эффекта многослойности и нестандартных крепёжных элементов.

***

2.ХАРАКТЕРИСТИКИ И ФУНКЦИОНАЛЬНОСТЬ.

Алгоритм движения к свету прост. Если источник света справа, то сильнее освещён правый фототранзистор и робот поворачивает вправо. Если источник света слева, то сильнее освещён левый фототранзистор и робот поворачивает влево. Как правило в стандартной схеме, для изменения направления вращения валов двигателей установлен транзисторный мост. В схеме  робота-муравья задача решена с помощью двуполярного источника питания.
 

КОМПОНЕНТЫ КОНСТРУКЦИИ РОБОТА 1.Микропереключатели с металлической полоской. 2.Фототранзисторы ФТ-2К. 3.Мигающий светодиод ARL5013-URC-B. 4.Полевые транзисторы КП505А. 5.Джампер трёхпиновый переключения режимов. 6.Декоративный панцирь. 7.Двухсекционные футляры для батареек "AA". 8.Моторы QX-FF-130-14230. 9.Протектор. 10.Мигающий светодиод ARL5013-URC-B. 11.Тактильный ус. 12.Термоусадочная трубка. Фото.4. нажимайте фото для увеличения.

3.ПРИНЦИП РАБОТЫ.

После включения питания SA1 через диоды VD1,VD2 на затворы полевых транзисторов VT3,VT4 поступает положительный потенциал. Транзисторы открываются этим потенциалом и сопротивление канала сток-исток становится минимальным. Одновременно к выводам 3 микропереключателей SF1, SF2 поступает отрицательный потенциал, который проходит через нормально замкнутые контакты 1, к левым по схеме выводам 1 обоих моторов M1,M2. Так как правые по схеме выводы обоих моторов  же подключены к плюсовому выводу батареи GB2, их валы начинают вращаться. Робот едет вперёд.

Микропереключатели SF1,SF2 выполняют роль датчиков касания. Когда на пути робота оказывается предмет, то срабатывает допустим микропереключатель SF1. При этом его металлическая пластинка передаёт усилие на шток и вывод 1 размыкается с выводом 3 и далее замыкается с выводом 2. На левый по схеме вывод мотора M2 поступит положительный потенциал с батареи GB1. А правый вывод мотора уже подключен к этой батареи по "минусу". Знак на левом по схеме выводе мотора  M2 поменялся. Тоже произошло на правом выводе мотора M2. Значит вал мотора M2 начинает вращаться в противоположном направлении. Это приводит к тому, что робот касаясь тактильным усом предмета начинает поворачивать, одновременно уходя от препятствия. Аналогично работает часть схемы с микропереключателем SF2 и мотором M1, только поворот будет в другую сторону.

Рис.1. Электрическая схема. нажимайте фото для увеличения.

Если перевести джампер JP1 в положение "Фото", положительный потенциал перестанет поступать через диоды VD1,VD2 на затворы транзисторов vT3,VT4. Робот будет способен двигаться за источником света.  Источник света воспринимается с помощью фототранзисторов VT1,VT2, которые включены последовательно мигающим светодиодам HL1,HL2. Допустим направленный свет попадает на фототранзистор VT1. Высокая чувствительность фототранзистора к источнику света обусловлена состоянием, когда мигающий светодиод выключен. При этом сопротивление между затвором и истоком транзистора большое. Поэтому на его эмиттере фототранзистора VT1, а следовательно и на затворе полевого транзистора VT3 появляется положительный потенциал. Этот потенциал открывает транзистор VT3. Сопротивление канала сток-исток транзистора VT3 резко уменьшится и отрицательный потенциал поступит через нормально замкнутые контакты 3 и 1 микропереключателя SF2 на левый вывод мотора M1. Мотор M1 окажется подключенным через канал транзистора VT3 к батареи GB2 и его вал придёт в движение. Вращаться вал мотора M1 будет до тех пор пока мигающий светодиод HL1 находится в выключенном состоянии. Как только светодиод HL1 переключится и "зажжётся" через него потечёт ток, на аноде светодиода HL1 произойдёт падение напряжения. Потенциал на затворе транзистора VT3 резко понизится до уровня при котором этот транзистор закроется. Сопротивление канала транзистора VT3 резко возрастёт, а ток текущий через мотор M1 наоборот уменьшится до нуля. Вал мотора M1 перестанет вращаться. Затем мигающий светодиод HL1 снова погаснет и при условии освещения окна фототранзистора VT1, транзистор VT3 вновь откроется запуская мотор M1. Так процесс будет повторяться циклически, что будет выражаться в попеременном включении и выключении мотора.

Так как электрическая схема робота состоит из двух идентичных частей, то вторая часть на фототранзисторе VT2, светодиоде HL2, транзисторе VT4 будет работать аналогично. При освещении только одно фототранзистора робот будет поворачивать в сторону источника света, при освещении обоих фототранзисторов робот будет двигаться за источником света как "инсектоид".


4.ДЕТАЛИ И МАТЕРИАЛЫ.

ВНИМАНИЕ! Замена мигающих светодиодов обыкновенными невозможна, схема работать не будет!.

Фото.5. Гофрокартон.        Фото.6. Инструмент.        Фото.7. Степлер и клеевой карандаш   Фото.8.Скотч двусторонний

5.ПОШАГОВАЯ ИНСТРУКЦИЯ СБОРКИ РОБОТА.

Шаг.1.Изготовление корпуса.

Скачайте шаблон архив которого размещён в конце страницы. Шаблон выполнен в точных натуральных размерах. После скачивания распечатайте его на листе офисной бумаги формата А4. Для изготовления корпуса возьмите гофрокартон и по шаблону переведите его контур карандашом. Вырезайте контур ножницами. На шаблоне также отмечены позиции для установки радикомпонентов и скоб степлера. На фото.9. показан корпус из гофрокартона вырезанный по шаблону (архив в конце статьи).

Промажьте корпус из гофрокартона сухим клеевым карандашом. Приложите сверху и наклеите шаблон корпуса  из бумаги на картонную основу. Добейтесь равномерного приклеивания шаблона. На чертеже (фото.10) показаны позиции для установки радиокомпонентов.
 

нажимайте фото для просмотра в полном размере.

Фото.9.Корпус из картона

Фото.10.Монтаж радиокомпонентов

Фото.11.Установка скоб

Монтаж компонентов начинайте с установки скоб. Возьмите степлер и простеплируйте в позициях, которые показаны короткими отрезками одинаковой длины. На фото.11. с помощью степлера  шесть скоб устанавливают в головной частью, три скобы в средней части и три скобы в задней части.

 

Шаг.2.Монтаж микропереключателей.

 

Установите и припаяйте микропереключатели SF1,SF2 на позиции с тыльной стороны корпуса. Позиции отмечены (фото.10) латинскими буквами A и B. На фото.12 показан микропереключатель с полоской и нумерация его выводов. Перед пайкой залудите поверхность скобы. На фото.13. показаны установленные с тыльной (противоположной) стороны микропереключатели SF1,SF2.
 

нажимайте фото для просмотра в полном размере.

Фото.12.Микропереключатель с нажимной пластиной.

Фото.13.Монтаж микропереключателей SF1,SF2.

Микропереключатели монтируют с тыльной стороны параллельно корпусу. Выводы микропереключателей должны непосредственно касаться частей скоб. После этого можно проводить напайку. Обратите внимание на то, что напайка ведётся только к одной части скрепки.

 

 

Шаг.3.Монтаж мигающих светодиодов и транзисторов.

 

Проведите монтаж мигающих светодиодов (позиции HL1,HL2) и транзисторов КП505А (позиции VT3,VT4). Местоположение показано на фото.10. У мигающих (фото.14) светодиодов также как у обычных длинный вывод -это плюсовой, (анод) короткий-минус (катод). На фото.15 показана цоколёвка транзистора КП505 где, и-исток, с-сток, з-затвор. Возьмите в руку транзистор КП505 и посмотрите на него сверху. Его корпус при взгляде сверху будет таким же геометрически, как и на фото.10 позиции VT3,VT4. Это означает для начинающих, что можно установить транзисторы на позиции руководствуясь только геометрическими формами по фото.10.
 

нажимайте фото для просмотра в полном размере.

Фото.14.Мигающие светодиоды.

Фото.15 Транзисторы КП505.

Фото.16.Монтаж транзисторов и светодиодов.

Перед установкой светодиодов  HL1,HL2 и транзисторов VT3,VT4 проделайте шилом отверстия в тех местах куда будут устанавливаться выводы этих радиокомпонентов.

Фото.17.Фототранзисторы ФТ-2К.

Фото.18.Установка фототранзисторов.

Шаг.5.Монтаж фототранзисторов.
 

  Переверните корпус тыльной стороной и выполните подключение фототранзисторов VT1,VT2 по фото.19. Последовательность подключения следующая. Сначала припаивайте выводы фототранзистора VT1.  Припаяйте вывод коллектора (помечен буквой К") к рядом расположенной части скобы идущей к выводу 2 микропереключателя SF1. Затем эмиттер фототранзистора VT1 припаивайте к плюсовому выводу светодиода HL1. Отгибайте выводы этих радиокомпонентов навстречу друг другу, тогда соединение легче выполнить.
 

Аналогично припаивают выводы фототранзистора VT2. Паяйте вывод коллектора к рядом расположенной части скобы идущей к выводу 2 микропереключателя SF2. Затем эмиттер фототранзистора VT2 припаивайте к плюсовому выводу светодиода HL2.

 

Фото.19.Монтаж фототранзисторов. Нажать фото для увеличения.

На фото.19. позиции радиокомпонентов помечены полупрозрачными прямоугольниками (для фототранзисторов и транзисторов) и кругами (для светодиодов). Цифрами 1,2,3 нумерация выводов микропереключателей SF1,SF2. Чёрными стрелками показаны места соединений выводов радиодеталей.

Шаг.6.Заключительный монтаж светодиодов и транзисторов.
 

  Выполняйте подключение минусовых (катодов) выводов светодиодов HL1,HL2. Припаяйте минусовые выводы с истоками обоих транзисторов VT3,VT4 (фото.20). Выполните соединения стоков транзисторов VT3,VT4  и выводов 3 микропереключателей SF1,SF2 монтажным проводом (на фото жёлтого цвета). Обратите внимание на то, что жёлтый провод припаивают к скобам, которые соединены с выводами 3 микропереключателей. Места пайки показаны красными стрелками.

 

Фото.20.Монтаж светодиодов и транзисторов. Нажать фото для увеличения.

Шаг.7.Изготовление и монтаж силовой рамы.
 

На этом этапе изготовим силовую раму на которой будут установлены моторы. А затем продолжим подключать радиокомпоненты по схеме рис.1. На чертеже шаблона в архиве в конце статьи часть.1 найдите рисунок силовой рамы. Чертёж подписан, поэтому найти его не составит труда. Вырезайте чертёж силовой рамы по контуру. Затем нужно перевести его контуры на гофрокартон. Далее вырезайте по контуру гофрокартон. Промазывайте его сухим клеевым карандашом и приклейте шаблон. После склеивания у вас должна получиться такая силовая рама как показано на фото.21.

 

Фото.21.Приклеивание шаблона на гофрокартон.Нажать фото для увеличения.
 

Теперь необходимо укрепить силовую раму, так как жёсткости картона недостаточно, чтобы выдержать нагрузку от массивных моторов. Для укрепления используем металлическую канцелярскую скрепку (фото.22). Рекомендуется все операции по сгибу скрепки проводить монтажными плоскогубцами.

Выгните скрепку в пруток и сложите пополам. Затем придайте скрепке такую же форму как на фото.22, фото.23. Поместите  скрепку на силовую раму с тыльной стороны (фото.24). Возьмите степлер и скрепите в местах показанных на фото.25.

 

для увеличения нажимайте на фотографии.

Фото.22. Фото.24.	Фото.23. Фото.25.

 

После закрепления степлером силовая рама станет достаточно крепкой, для того чтобы выдержать нагрузки (фото.26,Фото27). Обратите внимание на то, что скрепка размещается с тыльной стороны. А степлирование проводят с внутренней (нижней) стороны силовой рамы (фото.26,фото.27). Наложите сверху силовую раму на позицию "C" корпуса и степлируйте в показанных стрелками местах на фото.28. Обратите внимание на расположение скоб степлера, они расположены под углом. Именно такое расположение позволяет провести степлирование. Чтобы скобы в местах соединений не болтались, сожмите их плоскогубцами.
 

для увеличения нажимайте на фотографии.

Фото.26.	Фото.27.	Фото.28.

 

Шаг.8.Монтаж футляров для батареек.

 

Найдите позиции футляров для батареек, они обозначены как BATHOLD. Всего на робота необходимо установить два двухсекционных футляра, которые расположены с правой и левой сторон в средней части корпуса (фото.10).

Футляр для батареек имеет несколько отверстий в центре (фото.29) найдите три отверстия в центре. Установите футляр на позицию корпуса робота и отметьте отверстия карандашом. Проколите эти отверстия шилом в корпусе (фото.30). Теперь необходимо устранить проскальзывание футляров. Сделать это можно прикрепив на позиции для установки футляров прямоугольники из двустороннего скотча.
 

для увеличения нажимайте на фотографии.

Фото.29.	Фото.30.	Фото.31.

Установите футляры на позиции и скрепите его с корпусом толстым одножильным медным проводом марки ПЭЛ. Такой провод можно взять от старого трансформатора. Проденьте провод несколько раз через отверстия и прикрутите его (фото.32, вид сверху и фото.33, вид снизу). Чтобы в дальнейшем скрутка провода не задевала за предметы заклейте её отрезком изоленты. Лучшим вариантом будет импортная изолента, так как её поверхность имеет хорошие клейкие свойства.

 

для увеличения нажимайте на фотографии.

Фото.32.	Фото.33.	Фото.34.

 

Шаг.9.Подключение источников питания (батареек).

 

Не проводите загрузки батареек в футляры! Переверните робота тыльной стороной к верху. Найдите три рядом расположенные скобы степлера (на фото.35 обозначены полупрозрачным кружком). Подключение выводов идущих от футляров с батарейками будет проводиться на эти скобы.  От каждого футляра идут два провода: красный (плюс) и чёрный (минус). Идущие провода как правило длинные, чтобы их не обрезать и придать оригинальный вид накрутите каждый из проводков на стержень от гелиевой ручки. Снимите накрученный провод с гелиевого стержня и он примет форму пружинки. Проделайте это с красным и чётным проводками как на фото.35.

На фото.35. выходящий из "нижнего" футляра чёрный провод помечен цифрой "1", красный помечен цифрой "2". Для "верхнего" по фотографии футляра чёрный провод помечен цифрой "3", красный помечен цифрой "4". На фотографии хорошо видны скобы к которым припаивают эти провода.

Полное подключение выводов футляров показано на фото.36. К центральной скобе подпаивают плюс футляра 1 (красный провод) и минус футляра 2 (чёрный провод). Эта скоба обозначена как "0" -это общий потенциал. К верхней (по фотографии) скобе подпаивают минус (чёрный провод) футляра 1. Эта скоба подключения минуса "-" от источника питания. К нижней (по фотографии) скобе подпаивают плюс (красный провод) футляра 2. Эта скоба подключения плюса "+" от источника питания.  Для того чтобы упростить процедуру подключения выводов от футляров на верхней стороне корпуса рядом с указанными скобами нанесена полярность (фото.37).
 

для увеличения нажимайте на фотографии.

Фото.35.	Фото.36.	Фото.37.

 

Скачать архив шаблонов  Пароль к архиву: ant353

ПРОДОЛЖЕНИЕ  В СЛЕДУЮЩЕЙ ЧАСТИ...
ссылка быстрого перехода к части 2