С чего начать изучать Arduino

  Не так давно мне пришли компоненты Arduino и стало необходимо узнать как с ними работать. В этом мне помогало то, что я ходил на кружок по робототехнике Arduino. Но для меня было необходимо узнать больше информации по этой теме. Я решил заниматься самостоятельно. Мне удалось найти хороший курс на Курсере "Строим роботов и другие устройства на Arduino. От светофора до 3D-принтера" от Московского физико-технического института.

 

 По официальному расписанию он длится 6 недель (примерно по 2 часа в каждой), но я прошёл его всего за 15 дней. Одна неделя включает несколько видео, материалы для самостоятельного обучения, иногда тренировочные упражнения и обязательный тест.

 Лекции очень интересные, довольно простые и при этом отлично помогают изучить Arduino для начинающих. Стоит отметить, что курс не бесплатный, но даже не оплачивая можно без всяких ограничений его проходить, сдавать тесты. Если же вы его приобретёте за 1798 рублей, то сможете получить диплом о прохождении курса. Я не оплачивал курс, так как проходил его не ради диплома, а ради знаний и умений. После прохождения курса мне осталось оттачивать свои знания команд используя их список с пояснениями на сайте arduino.ru. Если вы недавно начали изучать платформу ардуино, то я посоветовал бы вам пойти тем же путём!

Мой стартовый набор Arduino

   Не так давно я начал ходить на кружок по робототехнике Arduino. Вскоре мне захотелось иметь комплект у себя дома. Я решил собрать его по деталям самостоятельно, потому что в наборах слишком много ненужных мне деталей и компонентов.

   Преподаватель кружка по робототехнике посоветовал сайт dvrobot.ru, на котором было почти всё, что мне нужно. Для начала в корзину добавил сам контроллер Arduino UNO. Также я решил, что мне пригодится Sensor Shield который позволяет более удобно подключать датчики. Для передвижения робота я взял два мотора - редуктора "D" и колёса для них. Чтобы моторы не испортили обратными импульсами плату пришлось докупить драйвер двигателей на 2 мотора. Ещё я приобрёл переднее (опорное) колесо. Из датчиков мне показались наиболее нужными ультразвуковой (позволяющий измерять расстояние до объектов), датчики линии способные отличать чёрный от белого и замечать пустоту под собой, LCD экран с переходником для него, датчик скорости который считывает фактическое вращение колес используя диск с отверстиями на валу мотора, который тоже можно купить, но я сделал его самостоятельно на лазерном станке, заодно я купил RGB светодиод, функции которого и так понятны. После этого осталось положить в корзину два переходника: один для подключения Arduino к компьютеру, а второй чтобы питать контроллер кроной вдали от ПК.
   Вся покупка на сайте dvrobot.ru мне обошлась в 2000 рублей вместе с доставкой.

  Многие компоненты мне было выгоднее  заказать на сайте магазина Эскор (escor.ru), который есть у меня в городе. Там я купил два сервопривода, которые в отличии от моторов могут поворачиваться на определённое количество градусов и удерживать заданное положение, беспаечную макетную плату, провода всех трёх типов (штекер-штекер, штекер-гнездо, гнездо-гнездо) по 40 штук, ИК датчик (принимающий инфракрасный сигнал) вместе с пультом, 5 тактовых кнопок, по десять резисторов на 220 Ом, 1 кОм и 10 кОм, а также 3 потенциометра. Покупка в этом магазине мне обошлась в 1000 рублей с бесплатной доставкой.
  
    Итак, вот весь список того, что я купил:

1.  Контроллер Arduino UNO          х1
2.  Sensor shield V5.0           х1
3. Мотор - редуктор "D"           х2
4. Колесо 65мм      х2
5. Драйвер двигателей            х1
6. Переднее колесо          х1
7. Ультразвуковой датчик           х1
8. ИК датчик           х1
9. ИК пульт            х1
10. Датчик линии           х2
11. LCD экран           х1
12. Переходник для LCD           х1
13. Датчик скорости           х1
14. RGB светодиод           х1
15. Сервопривод           х2
16. Переходник от Arduino к USB            х1
17. Переходник от Arduino к Кроне           х1
18. Макетная плата без пайки          х1
19. Набор проводов соединительных штекер-гнездо 20см(40шт)          х1
20. Набор проводов соединительных штекер-штекер 20см(40шт)          х1
21. Набор проводов соединительных гнездо-гнездо 20см(40шт)          х1 
22. Резистор 220 Ом          х10
23. Резистор 1 кОм          х10
24. Резистор 10 кОм          х10
25. Потенциометр          х3

   Общая стоимость всех товаров в списке 3000 с учетом доставки. 

Часы Lego mindstorms ev3

   В мире существует огромное количество разных часов. Но это меня не остановило))), и я сделал ещё одни. Самое сложное во всех часах - сделать правильную передачу (чтобы стрелки вращались с нужной скоростью). Для этого требуется много разных шестерёнок. Но в наборе Lego Mindstorms ev3 education их оказалось достаточно, для этой задачи. Я сделал передачу 1:60, чтобы часовая стрелка двигалась в 60 раз медленнее, чем минутная.

 

   После создания передачи и подсоединения стрелок я поставил мотор, и блок управления Lego Mindstorms. Также каждый час часы "бьют". Но к сожалению у них не имеется секундной стрелки.

Lego Mindstorms и сила воли :)

   Однажды мне было нечего делать и я собрал этого простейшего робота на основе Lego Mindstorms ev3 education.

Его задача - тренировать силу воли. Но его можно также использовать как сигнализацию.
Оснащён робот только ультразвуковым датчиком (датчиком расстояния), ну и конечно имеет свой микрокомпьютер без которого ни одна программа не заработает.
   Когда программу включают робот измеряет расстояние до ближайшего объекта и ожидает, пока это расстояние не изменится. Когда расстояние изменяется робот понимает, что объект сдвинулся (в моём случае конфета), и тогда он издает резкий звук.

   Если перед роботом положить конфету, то он поможет вам тренировать силу воли или узнать кто ворует ваши конфеты)).

Механическя рука

Этого робота я создал по одной из схем стандартных роботов Lego Mindstorms ev3.
Сайт с инструкцией по сборке (там робот называется роборука)

Он может хватать и перемещать небольшие вещи. Робот оснащён тремя моторами - первый вращает конструкцию, второй опускает и поднимает захват, а третий ,соответственно, захват. К сожалению, робот перемещаться не может, поэтому я считаю, что более точное название для него было бы "Подъёмник".
   Эта механическая рука не имеет функции распознавания предмета, из-за чего ей удаётся брать предмет только из заранее установленного места. Но есть более удобный способ управлять роботом - программа Motor Control. Она изначально установлена в прошивку. Благодаря этой программе можно управлять моторами нажимая кнопки на блоке. Если у меня был бы второй комплект Lego Mindstorms, то я бы сделал для робота пульт и тогда управлять моторами было бы ещё удобнее и проще.
  Чтобы робот был лучше его можно оснастить ультразвуковым датчиком. Он даст роботу возможность искать объекты,  тогда можно будет создать автономного робота, который сможет например перетаскивать хаотично расположенные объекты в контейнер, если он конечно сможет их достать

Робот мойщик полов EV3

  Этот робот передвигается используя два диска. На них не трудно нацепить мокрые тряпочки и тогда робот будет мыть пол.

Конструкция робота мойщика полов проста: два мотора с нацепленными дисками параллельно полу, датчик - гироскоп, ультразвуковой датчик и сам блок управления (если у вас домашняя версия Lego Mindstorms, то вместо ультразвукового датчика можно взять инфракрасный).
  Поочерёдно вращая дисками, с нацепленными тряпочками, робот передвигается вперёд. Когда ультразвуковой датчик замечает, что до стенки осталось совсем немного, робот разворачивается на 180 градусов вращая одним из дисков, измеряя градусы гироскопом. Далее он продолжает движение. Каждый раз достигая стенки, мойщик поворачивает разными дисками, чтобы не кружить на одном месте.  Если робот совершив половину поворота замечает ещё одну стенку, то он понимает, что дошёл до угла и заканчивает программу.

 
  В дальнейшем я планирую сделать более совершенную модель робота мойщика пола, которая будет лучше промывать поверхность, в том числе углы.

Республиканские соревнования по робототехнике

    Вторыми моими выездными соревнованиями стали республиканские соревнования в Горно-Алтайске. В начале мы зарегистрировались на сайте intelrob.lyceum-6.edusite.ru. Решили участвовать в 4 конкурсах: кегельринг, шорт трек, полоса с препятствиями и езда по линии. После этого начали готовиться к соревнованиям. Нам немного не хватило времени, поэтому мы не успели хорошо подготовиться к кегельрингу, зато отлично подготовились ко всем другим состязаниям.
    Приехав на соревнования мы обнаружили изменение освещения. Но так как мы были к этому готовы нам пришлось изменить всего 2 параметра. Первым состязанием была езда по линии. Мы идеально проехали, но заняли второе место так как не сделали робота быстрее. Для этого нужно было сделать повышающую передачу, но у нас не было шестерёнок. Вторым состязанием была полоса препятствий. Первую попытку мы провалили из-за слишком крутого поворота на объезде банки. На второй попытке мы исправились, но так получилось, что робот чуть-чуть зацепил датчиком горку, и притормозил. В итоге мы заняли 3 место. Третьим состязанием был кегельринг к которому мы не очень хорошо подготовились. На первой попытке нам не очень повезло, и банка так застряла под роботом, что приподняла его впоследствии чего он не смог ехать. Ко второй попытке мы усовершенствовали бампер, но и тогда не достигли успеха, потому что датчик расстояния замечал банку, которую не мог сдвинуть. В итоге мы не заняли призового места. После обеденного перерыва соревнования продолжались. Началось последнее состязание - шорт трек. К нему мы подготовились на ура и у нас даже оставалось 20 минут лишнего времени. Так как дорабатывать было нечего, мы занялись декорациями робота. Для начала красиво убрали провода, затем просто добавили на робота выделяющихся красных деталей. Но вот состязания начинались. Так как на поле должно было запускаться сразу два робота состязания были по плану "Каждый с каждым". И мы выиграли всех!!! Заняли первое место в этих состязаниях.
  Получилось что мы собрали "весь комплект" 1, 2, 3 и не призовое место. Ниже регламент соревнований.


                                                               Правила соревнований