Создаем робота-андроида своими руками

Идею создания подобного робота первоначально выдвинул Ричард Вейт из Северного Йорка, Торонто. Ричард построил робота, ищущего источник света, заключенного в прозрачную сферу (шар). Затем, в более недавнее время, Дейв Хранкиу из Калгари, Канада, так сказать, «поднял этот шар» и построил серию передвижных роботов – солнечных шаров, ищущих источники света.

Можно отметить два любопытных качества, которыми обладают подобные роботы (см. рис. 12.1). Первое из них – способ передвижения. Внутрь шара помещен редуктор. Один из концов вала редуктора наглухо прикреплен к внутренней стороне поверхности прозрачной сферы. Жесткое крепление вала редуктора препятствует его вращению, что вынуждает вращаться сам редуктор. Редуктор имеет достаточно большой вес, что перемещает центр тяжести сферы вперед. По этой причине сама сфера катится вперед.

Рис. 12.1 Робот – солнечный шар

В состоянии покоя центр тяжести редуктора находится в нижней мертвой точке (нижнее положение редуктора), и шар покоится, т. е. оказывает сопротивление качению. При включении редуктора он начинает вращаться внутри шара. Это вращение перемещает центр тяжести шара вперед, и шар, таким образом, катится в прямом направлении.

Второе качество относится к способу питания конструкции редуктора. Первоначально солнечные роботы имели бортовой источник питания, что позволяло подводить питание к редуктору в прерывистом режиме (более подробно это было изложено в гл. 3). Бортовой источник питания состоит из батареи солнечных элементов, основного конденсатора и триггерной или низкочастотной генерирующей схемы. При освещении световым потоком солнечная батарея начинает заряжать основной конденсатор. Когда значение напряжения на конденсаторе достигнет пороговой величины, триггерная схема пропускает накопленный заряд через двигатель с высоким КПД, соединенный с редуктором, что вызывает небольшое перемещение робота вперед.

В данной конструкции робота использована аналогичная конструкция редуктора, но для его питания использованы два элемента АА. Недостатком батарей является необходимость их замены после использования. Однако их преимущество в том, что питание на схему робота подается постоянно, что позволяет нам легко изучать его поведение (в основном фототропизм), движение и перемещения.

В оригинальной конструкции робота для изучения этих эффектов требовался метод замедленной съемки. В зависимости от уровня освещенности, каждая зарядка конденсатора занимает несколько минут. Когда заряд протекает через двигатель, робот чуть-чуть откатывается вперед. Например, 10 часов движения оригинальной модели солнечного робота сжимаются в несколько минут при изучении данной конструкции.

Данному роботу не требуется электронных схем управления бортовым источником питания, однако и ему необходим световой выключатель. Схема, изображенная на рис. 12.2, управляет подачей напряжения от батареи на двигатель редуктора. Схема определяет уровень освещенности, «видимой» роботом. Если уровень освещенности достаточно высок, то схема включает двигатель. Пороговое значение уровня освещенности может регулироваться с помощью переменного резистора V1.

Рис. 12.2. Принципиальная электрическая схема солнечного шара

Конструкция редуктора

Перед тем как мы приступим к изготовлению робота, давайте посмотрим на конструкцию редуктора (см. рис. 12.3). Физические размеры редуктора меньше обычных и его легче смонтировать внутри сферы. Передаточное число редуктора 1000:1. Чем больше передаточное число, тем медленнее будет двигаться робот.

Рис. 12.3. Редуктор с отношением 100:1

В прототипе использован редуктор с передаточным числом 1000:1. Вы можете использовать любой другой редуктор, умещающийся в прозрачной сфере с внутренним диаметром 140 мм. Выберете редуктор с большим передаточным числом, что позволит уменьшить частоту вращения (7 об/мин).

Конструкция робота

Первым делом нужно обратить внимание на корпус устройства. Он должен быть прозрачным и иметь достаточные размеры для размещения редуктора и электрических схем. В прототипе был использован сферический корпус диаметром 140 мм. Стыкующиеся из половин прозрачные сферы продаются во многих магазинах, специализирующихся на товарах для любителей. Подобные сферы используются любителями для размещения в них различных поделок «выходного дня». Если вы не сможете приобрести такую сферу в местном магазине, то можете заказать ее в Images SI (см. список деталей конструкции в конце главы). Пластиковый корпус является хрупким. Не заставляйте вашего робота подниматься или спускаться по ступеням, корпус может разбиться, что приведет конструкцию в негодность.