Budowa robotów dla początkujących. Wydanie

Budowa robotów dla początkujących. Wydanie - Opis

Samodzielne budowanie robotów wydaje się czymś bardzo trudnym, wymagającym imponującej wiedzy z tak skomplikowanych dziedzin, jak fizyka, informatyka czy elektronika. Warto wiedzieć, że to nie do końca prawda. Robotyka może być niezwykle inspirującą pasją, pozwalającą obudzić w sobie ducha prawdziwego wynalazcy, a zrozumienie teoretycznych podstaw najszybciej rodzi się w procesie samodzielnego budowania robota. Sprawdź sam!

Niniejsza książka stanowi doskonałe wprowadzenie do amatorskiego budowania robotów. W poszczególnych rozdziałach przedstawiono kolejne etapy budowy prostego robota i uzupełniono je o charakterystykę poszczególnych komponentów oraz opis ich funkcjonowania. Znajdziesz tu przydatne tabele z danymi, wskazówki dotyczące rozwiązań konstruktorskich, a także niezbędne podstawy teoretyczne — dzięki temu nie trzeba martwić się brakiem wiedzy. Po przeczytaniu tego podręcznika będziesz mógł zabrać się za bardziej skomplikowane projekty!

Najważniejsze zagadnienia omówione w książce:

przygotowanie miejsca pracy, narzędzi i komponentów
zasady bezpiecznej pracy podczas budowy robota
funkcje poszczególnych części robota
montowanie podzespołów robota i kontrola ich działania
uruchomienie i dalsze rozwijanie robota
druk 3D jako technologia tworzenia elementów konstrukcyjnych robota

Obudź w sobie wynalazcę, złap lutownicę i zbuduj robota!

David Cook — prowadzi popularny serwis RobotRoom.com i jest autorem ponad setki artykułów dotyczących oprogramowania, elektroniki i budowy maszyn. W przeszłości, jako (...) więcej programista, napisał popularną serię gier RPG TaskMaker. Kierował też pracą zespołów tworzących aplikacje dla platform Motorola, SmartSignal i GE. Jest autorem Copper Connection — aplikacji przeznaczonej do tworzenia projektów drukowanych płytek obwodów. Obecnie Cook zajmuje się inżynierią oprogramowania w firmie Microsystems. Spis treści: O autorze (17)

Podziękowania (19)

Wprowadzenie (21)

Rozdział 1. Witaj, twórco robotów! (23)

Cztery dziedziny (23)
Anatomia amatorskiego robota (24)

Układy sterujące (25)
Zasilanie elektryczne (25)
Czujniki (27)
Napęd i interakcja z otoczeniem (28)
Pozostałe elementy (29)
Korpus (30)

Proces budowy (31)

Kawałek po kawałku (31)
Tworzenie komponentów (31)
Wyluzuj i baw się dobrze (32)
Znajdź towarzyszy i pomoc (32)

Dalej w las (33)

Rozdział 2. Gdzie zdobyć narzędzia i podzespoły (35)

Zamów bezpłatne informacje (35)
Odczytaj ukryte informacje (37)

Zwróć uwagę na tabele (37)
Licz części (37)
Porównuj ceny (37)

Oszczędzaj pieniądze (38)

Rozdział 3. Zasady bezpieczeństwa (41)

Korzystaj z wieku i doświadczenia (41)
Przestrzegaj instrukcji (41)

Czytanie etykiet na środkach chemicznych (42)
Noś okulary ochronne (42)
Zawieszaj okulary albo kładź szkłem do góry (43)

Używaj ubrań ochronnych (43)
Zapewnij właściwą wentylację (43)
Właściwie przechowuj materiały i narzędzia (44)

Informuj o tym, co robisz i czego używasz (44)

Umyj się przed jedzeniem (44)
Unikaj groźnych substancji (44)

Ołów (45)
Rtęć (45)
Kadm (46)
Kupuj bezpieczne części z oznaczeniem RoHS (46)

Porażenia (47)

Prąd stały czy prąd przemienny (47)
Używaj akumulatorków i firmowych ładowarek (47)
Użycie bezpieczników automatycznych i wyłączników różnicowoprądowych (48)
Zadbaj o uziemienie (49)
Odłączaj zasilanie (49)

Trzymaj się z daleka od niebezpiecznych robotów (50)
Dobierz rozmiar silników (50)
Dobierz oświetlenie (50)
Bądź wypoczęty i zrównoważony (51)

Rozdział 4. Uniwersalny miernik cyfrowy (53)

Niezbędne cechy (54)

Powinien to być miernik cyfrowy (54)
Ilość wyświetlanych cyfr (54)
Pomiar napięcia stałego (55)
Pomiar prądu stałego (55)
Pomiar rezystancji (55)
Końcówki lub wyprowadzenia testowe (55)
Bezpiecznik lub zabezpieczenie przed przeciążeniem (55)

Przydatne cechy (56)

Pomiar pojemności (56)
Badanie diod (56)
Badanie ciągłości obwodu (56)
Pomiar częstotliwości (56)
Pomiar wypełnienia przebiegu (57)
Automatyczny dobór zakresów (57)
Automatyczne wyłączanie (58)
Pomiar tranzystorów (58)
Podwójny wyświetlacz (58)
Pomiar wartości maksymalnej (58)
Pomiar wartości minimalnej (59)
Podstawka (59)

Dodatkowe cechy (59)

Pomiar indukcyjności (59)
Interfejs komunikacyjny RS-232 lub USB (59)
Funkcja oscyloskopu (60)
Podświetlenie (60)
Stoper (miernik) szerokości impulsu (60)
Pomiar temperatury (60)
Pomiar natężenia dźwięku (61)
Licznik zdarzeń (61)
Wskaźnik paskowy (61)
Zatrzymanie wartości pomiaru (61)
Podtrzymanie odczytu (61)
Pomiar stanów logicznych (61)
Pamięć pomiarów (62)
Pomiar względny (62)
Pomiar przesunięcia (62)
Wykrywanie przekroczenia zadanego poziomu (62)
Uchwyt lub gumowa osłona (62)

Funkcje dotyczące prądu przemiennego (63)

Pomiar napięcia przemiennego (63)
Pomiar "True RMS" (prawdziwej wartości skutecznej) (63)
Pomiar prądu przemiennego (63)

Zdobądź zaciski haczykowe (63)
Porównanie konkretnych mierników (64)

Możliwości taniego miernika (64)
Możliwości miernika ze średniej półki (66)
Możliwości miernika klasy wyższej (67)
Porównanie cen i możliwości (69)
Inne mierniki (69)

Nie pracuj bez miernika (69)

Rozdział 5. Wartości i jednostki (71)

Wybór systemu metrycznego (71)
Pozbywanie się potęg tysiąca (71)

"M" i "m" (73)
Alternatywa dla greckiego "mikro" (73)

Skróty dla jednostek (74)
Gdy brakuje miejsca (74)

Określanie brakującej jednostki (75)
Rozkodowanie trzech cyfr (76)
Zamiana kolorów na wartości (76)
Określenie wartości elementu przy użyciu miernika cyfrowego (78)

Omówiłem podstawy (78)

Rozdział 6. Robot podążający wzdłuż linii (79)

Budowa trasy (80)

Powierzchnia trasy (80)
Oświetlenie trasy (80)
Linia wyznaczająca trasę (80)
Zakręty i przecięcia linii (82)
Budowa trasy - podsumowanie (83)

Wybór rozmiaru robota (83)
Przedstawiam "Kanapkę" (84)

Anatomia "Kanapki" (84)
Korpus "Kanapki" (89)

Budowa (92)

Rozdział 7. Baterie i akumulatorki 9-woltowe (93)

Pomiar napięcia baterii (94)

Przygotowanie miernika do pomiaru napięcia (94)
Interpretacja wyników pomiaru (95)

Charakterystyka baterii i akumulatorków 9-woltowych (96)
Zalecenia dla ogniw 9-woltowych (97)

Polecane ogniwa (97)
Niepolecane ogniwa (100)

Marki i producenci ogniw (101)
Użycie ogniw 9-woltowych w robotach (102)

Montaż baterii (102)

Idźmy z prądem (103)

Rozdział 8. Zaciski i końcówki pomiarowe (105)

Krokodyle są dziś głodne (105)
Zaciski haczykowe (106)
Sprawdzanie przewodów pomiarowych (107)

Ustawienie trybu pomiaru ciągłości obwodów (107)
Test otwartego obwodu (108)
Test zamkniętego obwodu (109)
Test połączenia przewodem mostkującym z krokodylkami (109)

Wykrywanie niepożądanych połączeń (110)
Hydraulik z kabelkami (111)

Rozdział 9. Rezystory (113)

Ograniczanie napięcia i prądu za pomocą rezystorów (113)
Zdobądź zestaw rezystorów o różnych wartościach (114)
Dlaczego ważny jest rozmiar i tolerancja (114)
Wycinanki (115)

Zaopatrz się w cążki do cięcia przewodów (115)

Rezystancja i omy (116)
Pomiar rezystancji (117)

Interpretacja wartości rezystancji wyświetlanej przez miernik (117)
Poznaj zakresy pomiarowe rezystancji (118)

Sprawdzanie wartości rezystora on-line (119)
Oznaczanie i przechowywanie (119)

Zdobądź pojemniki na części (120)

Powstrzymaj pokusę, aby kawałek przeskoczyć (120)

Rozdział 10. Diody świecące (LED) (121)

Cechy diod świecących (121)

Rozmiary diod świecących (121)
Kształty diod świecących (123)
Przejrzystość obudowy diody (124)
Kąty widzenia (125)
Kolory diod (125)
Jasność diod świecących (126)
Sprawność diod świecących (127)

Spojrzenie z bliska na budowę diody (127)
Rozróżnianie diod wielokolorowych (128)

Diody dwukolorowe (129)
Diody trójkolorowe lub trójstanowe (129)
Diody pełnokolorowe (129)

Sprawdzanie diod świecących (130)

Przygotowanie miernika do badania diody (130)
Interpretacja wyników badania diody świecącej (131)

Diody w zestawach (132)
Rozświetlamy drogę (133)

Rozdział 11. Włączamy zasilanie! (135)

Poznajemy listę elementów (135)

Sprawdzanie części przed montażem (135)

Czytanie schematów elektrycznych (136)
Budujemy obwód wskaźnika zasilania (137)

Czy widzisz światło? (138)
Kilka eksperymentów z obwodem wskaźnika zasilania (138)

Zadania każdego z elementów (138)
Pomiary obwodu wskaźnika zasilania (138)

Pomiar napięcia w obwodzie (139)
Pomiar prądu (142)
Obliczanie żywotności baterii (143)
Nie próbuj mierzyć napięcia z przewodem włożonym do gniazda do pomiaru prądu (146)

Podsumowanie wiedzy o obwodach (147)

Rozdział 12. Budowa prototypów bez lutowania (149)

Potrzeba czegoś lepszego (149)
Płytki montażowe niewymagające lutowania (149)

Połączenia w otworkach (150)
Gniazda przyłączeniowe (154)
Płytki stykowe wysoce pożądane (155)

Przewody do pracy z płytkami stykowymi (156)

Wybór przewodów mostkujących (157)

Jak zrobić własne przewody mostkujące (159)

Usuwanie izolacji z końcówek przewodu (159)
Przycięcie przewodu do odpowiedniej długości (160)
Zagięcie końcówek przewodu (161)

Połączenia (163)

Rozdział 13. Przygotowanie płytki prototypowej do pracy (165)

Rozważania na temat źródła zasilania (165)

Zatrzaski do baterii 9 V (166)
Podłączenie zasilania do gniazd przyłączeniowych (166)

Wybór wyłącznika zasilania (167)

Co oznacza SPDT? (168)
Montaż wyłącznika zasilania na płytce prototypowej (169)

Połączenie szyn zasilających (169)

Dopasowanie końcówek pomiarowych miernika przy użyciu przewodu mostkującego (170)
Podłączanie dolnej szyny zasilającej (171)
Podział na środku (171)

Montaż diodowego wskaźnika zasilania (171)

Pomiar napięcia w wybranych punktach (172)
Przycinanie wyprowadzeń (173)

Cała prawda o wyłączniku zasilania robota (173)
Gotowi na więcej? (174)

Rozdział 14. Rezystory zmienne (175)

Potencjometry (175)

Potencjometr dostrojczy (176)
Obracanie pokrętła (177)
Zakup trymerów (177)
Pomiary potencjometru (177)

Obwód z diodą świecącą o regulowanej jasności (179)

Budowa obwodu z diodą świecącą o regulowanej jasności (180)

Obwód równoważenia jasności diod (180)

Budowa obwodu pozwalającego na zrównoważenie jasności diod (181)

Fotorezystory na bazie siarczku kadmu (182)

Wybór fotorezystorów (182)
Doświadczenie z fotorezystorem (183)

Obwód sterowany światłem (183)
Zrównoważony układ odczytu jasności (184)

Lista elementów (184)
Czujniki w parach (184)
Dobieranie fotorezystorów (185)
Potencjometr do równoważenia rezystancji (186)
Rezystor ograniczający prąd (186)
Punkty testowe (186)
Zamiana rezystancji na napięcie przy użyciu dzielnika napięcia (189)
Budujemy zrównoważony układ odczytu jasności (189)
Niemożność zbalansowania układu odczytu jasności (190)

Rozdział 15. Komparatory (191)

Komparator napięciowy (191)

Analiza układu LM393 (192)
Zakup komparatorów (194)

Obwód porównywania jasności z komparatorem (195)

Porównanie schematu elektrycznego z diagramem połączeń (195)
Oznaczenia elementów (196)
Rysowanie połączonych i niepołączonych przewodów (196)
Zasada działania obwodu porównywania jasności z komparatorem (196)
Lista elementów obwodu porównywania jasności z komparatorem (197)
Budowa obwodu porównywania jasności opartego na komparatorze (197)

Dodajemy reflektory (200)

Działanie obwodu reflektorów z dwiema diodami LED (200)
Budowa obwodu reflektorów (202)
Powtarzamy sztuczkę z połączeniem kilku diod (202)

Doceniamy prostotę (203)

Rozdział 16. Przełączniki tranzystorowe (205)

Czym jest "plus" i "minus" zasilania (206)

Poznajemy tranzystor 2907A (206)

Badanie miernikiem tranzystora bipolarnego (207)

Badanie miernikiem wyposażonym w gniazdo pomiaru tranzystorów (208)
Badanie tranzystora, gdy nie posiadasz noty katalogowej (210)
Badanie tranzystora miernikiem wyposażonym jedynie w tryb badania diod (211)

Obwody pomiarowe dla tranzystorów bipolarnych (212)

Schemat obwodu do badania tranzystorów PNP (212)
Budowa obwodu do badania tranzystorów PNP (213)
Schemat obwodu do badania tranzystorów NPN (214)
Budowa obwodu do badania tranzystorów NPN (215)

Obwód porównywania jasności z tranzystorami (216)

Obliczanie wartości rezystorów ograniczających (216)
Budowa obwodu porównywania jasności z komparatorem i tranzystorami (218)

Podsumowanie informacji o tranzystorach PNP i NPN (218)

Rozdział 17. Silniki prądu stałego (219)

Zasada działania silnika prądu stałego (219)

Rzut oka do wnętrza komutatorowego silnika prądu stałego z magnesami trwałymi i żelaznym rdzeniem (220)
Zaglądamy do wnętrza silnika bezszczotkowego (223)
Budowa silnika komutatorowego z magnesem trwałym, ale bez rdzenia (225)

Prosty obwód z silnikiem prądu stałego (226)

Wybór silnika (226)
Wybór baterii (227)
Budowa prostego obwodu z silnikiem prądu stałego (227)

Podstawowe parametry silników prądu stałego (228)

Prędkość obrotowa silników prądu stałego (229)
Moment obrotowy silników (231)
Charakterystyka napięciowa silnika prądu stałego (234)
Charakterystyka prądowa silnika prądu stałego (235)
Sprawność silnika prądu stałego (238)
Głośność silnika (239)
Zakłócenia (szumy) elektryczne wnoszone przez silnik prądu stałego (239)
Ciężar silników elektrycznych (240)
Wymiary silników (240)
Podsumowanie właściwości silników prądu stałego (241)

Silniki z przekładnią (241)

Budowa silnika z przekładnią zębatą (242)
Współczynnik przełożenia przekładni (243)
Niedoskonałość zamiany prędkości na moment obrotowy (245)
Wady stosowania przekładni (245)
Porównanie przekładni planetarnych i zębatych (246)
Dobór silnika z przekładnią (247)

Co dalej? (247)

Rozdział 18. Dodajemy silniki z przekładnią (249)

Wybór silnika z przekładnią (249)

Zakup silników z przekładnią (250)
Badamy silnik z przekładnią (251)

Dodajemy silniki do naszego obwodu porównywania jasności z komparatorem (253)

Poznajemy diodę (254)
Dołączenie silników do obwodu porównywania jasności (255)

Zakończyliśmy część elektroniczną (257)

Rozdział 19. Koła (259)

Budowa koła (259)
Cechy kół robota (260)

Wypełnienie powietrzem (260)
Kształty opon (261)
Szerokość opon (261)
Średnica opony (263)
Wybieramy koła dla robota (265)

Wybór kół dla "Kanapki" (266)

Określenie minimalnej i maksymalnej średnicy kół (266)
Określanie maksymalnej średnicy w zależności od prędkości (268)
Mój wybór kół dla robota "Kanapki" (268)
Wybór innych kół dla "Kanapki" (270)

Czyszczenie opon (272)
Na kołach do przodu (273)

Rozdział 20. Łączniki (275)

Inne rozwiązania (275)

Ręczne wykonanie łączników (276)
Drukowanie łączników za pomocą drukarki 3D (276)

Rurki (276)

Wybór materiału na rurkę (276)
Zakup rurek o odpowiednich rozmiarach (277)

Mierzenie i cięcie rurek (279)

Określanie i oznaczanie długości rurek (279)
Cięcie rurek (279)
Szlifowanie uciętej krawędzi (282)
Testowanie uciętych kawałków (282)

Osie krzyżakowe LEGO (283)

Wybór osi o odpowiedniej długości (283)
Zakup osi krzyżakowych z klocków LEGO (284)

Klejenie części łącznika (284)

Rozklejanie się elementów (284)

Montaż wkrętu dociskowego (286)

Oznaczanie miejsca do wywiercenia otworu na wkręt dociskowy (286)
Stojak do wiertarki (286)
Wiercenie otworu na wkręt dociskowy (288)
Gwintowanie otworu (288)
Wkładanie wkrętu dociskowego (289)

Wspaniały łącznik (289)

Rozdział 21. Sprzęt do lutowania (291)

Drut do lutowania (292)
Topnik (293)
Lutownica (293)
Podstawka pod lutownicę (295)
Gąbka (295)
Uchwyt pomocniczy (296)
Odsysacze do cyny (297)
Lutowanie krok po kroku (298)
Do biegu gotowi: lutujemy (298)

Rozdział 22. Lutowanie i łączenie (299)

Montaż silników i przełączników (299)

Montaż silników (300)
Montaż przełącznika trybu śledzenia linii (311)
Obwód diodowego oświetlenia "komory silników" (315)
Kończenie pracy (317)

Lutowanie (318)

Rozdział 23. Finalny montaż elementów na płytce (319)

Układ śledzenia linii (319)

Optymalizacja wydajności działania robota (321)
Lutowanie punktowe a lutowanie na płytce drukowanej (322)
Lutowanie punktowe układu śledzenia linii (324)

Testowanie układu robota (330)

Uwaga na niską rezystancję (330)
Nieprzylutowane wyprowadzenia (331)
Sprawdź wszystkie wyprowadzenia podłączone bezpośrednio do dodatniego źródła napięcia (331)
Pomiar rezystancji całego obwodu (331)
Pomiar spadku napięcia (333)
Podgrzewanie spoin z lutowia (333)

Wstrzymaj oddech (334)

Rozdział 24. Korpus, czyli obudowa (335)

Wybór obudowy (335)

Bujanie w obłokach, czyli wymyślanie obudowy idealnej (335)
Sprowadzenie na ziemię, czyli szukanie dostępnych części (335)
Projektowanie własnej obudowy (336)
Drukowanie w trójwymiarze (338)
Korzystanie z gotowych produktów (338)

Obudowa z pojemnika na kanapki (339)

Wycinanie otworów na silniki (339)
Montowanie silników (342)
Montaż rurki podtrzymującej silniki (344)
Montaż silników i rurki (348)
Montaż przełączników i oprawki baterii (348)
Montaż płytki układu (350)
Wiercenie otworów na potencjometry (354)
Wycinanie okna w wieczku pojemnika (354)
Czynności końcowe (355)

Zwarty i gotowy (355)

Rozdział 25. Uruchamianie robota (357)

Poprawki i dostrajanie (357)

Oględziny (357)
Próbne uruchomienie - jazda po prostej linii (361)
Rozwiązywanie typowych problemów (361)
Czy on jedzie prosto? (365)

Dziewicza podróż (367)

Rozwiązywanie problemów ze sterowaniem (367)

Możliwości udoskonalania (368)

Zabezpieczenie przed niepoprawnym podłączeniem baterii (368)
Zapobieganie przepięciom przy użyciu kondensatorów (369)
Poprawianie podążania za linią (370)

Podsumowanie (372)

Rozdział 26. Prostsza, mniejsza i tańsza "Kanapka" (373)

Modyfikacja modułu czujników (373)

Zmniejszanie rezystancji czujnika światła (373)
Jazda po linii prostej (375)
Modyfikacja czy tworzenie od podstaw? (375)

Redukcja kosztów i zwiększenie możliwości (375)

Mniejsze obudowy (378)
Zwiększanie funkcjonalności (380)
Redukcja kosztów (381)

Ciągłe zmiany (383)

Rozdział 27. Dalszy rozwój (385)

Części do robotów (385)

Układy logiczne (385)
Mikrokontrolery (386)
Stabilizatory napięcia (387)
Kondensatory (389)
Wykorzystanie energii słonecznej (390)
Drabinki rezystorów (391)
Przyciski (392)
Przełączniki DIP (392)
Zworki (393)
Czujnik nachylenia (394)
Czujniki temperatury (394)
Czujniki dotyku (395)
Wykrywanie przedmiotów i zdalne sterowanie za pomocą podczerwieni (395)
Czujnik odległości i przedmiotów (396)
Oscylatory i rezonatory kwarcowe (397)
Dźwięk (397)
Przekaźniki (398)
Koła zębate (399)
Serwomechanizmy (400)
Kodery, czyli mierzenie prędkości obrotowej kół (400)
Wyświetlacze (401)
Bezprzewodowe sterowanie i przesyłanie danych (402)

Codzienne wyzwania (402)

Robot do podlewania kwiatów (402)
Wózek na kompost (403)
Robot śmieciarz (403)
Robot do mycia okien (403)
Dachowy dozorca (403)
Miniaturowy pług do odśnieżania (403)
Pogromca ślimaków (404)
Robot listonosz (404)

Zawody (404)

Robocomp (404)
Cybairbot (404)
Robotic Arena (404)
PozRobot (405)

Cały świat możliwości (405)

Dodatek A (407)

Magiczne prawo Ohma (407)

Prawo Ohma pomaga dobierać rezystory ograniczające (408)
Pomoc w określeniu natężenia prądu na podstawie napięcia (408)
Klucz do prawa Ohma (409)
Dalsze skutki prawa Ohma (409)

Rzeczy, które niechcący popsułem, pracując nad tą książką (410)

W którą stronę podłączyłem baterię 9 V? (410)
Stopione przełączniki (410)
Strzelające bezpieczniki w mierniku (411)
Niech mnie, znowu! (412)

Właściwe nazewnictwo napięć (412)

Masa zamiast "minusa" zasilania (413)
V z podwójnymi literami (413)

Dodatek B (415)

Rozpoczynamy pracę z drukarką 3D (415)

Niezbyt daleki skok (416)
Szybkie nanoszenie poprawek (417)

Drukowanie złącza silnika (417)

Projektowanie komponentu (417)
Przygotowania do druku (420)
Drukowanie w trójwymiarze (421)
Kończenie pracy nad złączem (421)

Drukowanie kół (422)

Tworzenie bieżnika (423)
Kompromis - połączenie dwóch projektów (424)

Projektowanie obudowy robota (425)

Pokrywa (426)

Zrób to sam (427)

Skorowidz (429) mniej