Как собрать робот, создающий художественные произведения

Шаг 4. Весовые нагрузки

Движения робота возможны только благодаря действию гравитации. Для изготовления весовых нагрузок для робота я распечатал на 3D-принтере пластиковые оболочки, которые затем заполнил строительным гипсом. Перед затвердеванием гипса я вставил в оболочки распечатанную на 3D-принтере шпильку, с помощью которой можно легко манипулировать весовыми нагрузками робота.

Опытным путём я узнал, что оптимальный вес боковых весовых нагрузок составил около 300 г, а средней – около 530 г. Эти значения отлично подошли для размеров создаваемого мною робота. После того как мне стал известен вес, мне нужно было понять, какому объёму гипса он соответствует. Я провел ряд экспериментов с гипсом и рассчитал значение плотности: Rho = 1,435 кг/л.

Плотность используемого вами наполнителя может быть другой, но мне кажется, что большинство видов гипса для домашних работ, изготавливаемых из двух частей гипсового порошка и одной части воды, имеют примерно такие же значения плотности.

При расчёте объёма, необходимого для печати пластиковых оболочек, я применил расчётное значение плотности, после чего запустил 3D-печать оболочек соответствующего объёма.Теперь ценный совет: для распечатки весовых нагрузок я использовал полилактидный пластик. Это не водонепроницаемый материал, поэтому незатвердевший гипс может просачиваться через трещины в 3D-печати. Чтобы избавиться от этой проблемы, я с помощью кисти нанёс слой воска (для этого пришлось зажечь восковую свечу) на внутреннюю поверхность 3D-отпечатка. Теперь оболочка стала водонепроницаемой, и гипс будет надёжно удерживаться внутри неё вплоть до затвердевания.

Теперь нужно просто засыпать гипс в оболочки до уровня заполнения, отмеченного на рисунках. Пока гипс затвердевает, следите за держателями, чтобы они не сместились с места. Такие держатели можно удалить через 24 часа.

Шаг 5: Программа управления роботом

Главной программой, управляющей роботом, является программное обеспечение контроллера Arduino Nano. Контроллер обрабатывает входные команды, передаваемые через USB, осуществляет точные расчёты движения, посылает импульсные команды шаговым двигателям, а также перемещает манипулятор робота вверх и вниз либо для рисования линии, либо для простого перемещения по прямой.

На первом этапе можно загрузить файлы GERBER, разработанные мной для «мозга» робота, которые я заказал на сайте JLCPCB.com, любезно предоставившего спонсорскую поддержку этому проекту. На печатную плату нанесена понятная маркировка, для её изготовления используются стандартные компоненты. Процесс пайки предельно прост. Чтобы обеспечить простоту подключения/отключения двигателей, я припаял штыревые головки к шаговому двигателю и сервоприводу. Я припаял соответствующие штыревые головки к проводам сервопривода и двум шаговым двигателям.

1. Программируемый контроллер Arduino Nano.

2. 2 бесшумных шаговых двигателя TMC2130.

3. 4 цилиндрических алюминиевых конденсатора по 10 мкФ.

4. 1 конденсатор 1206 на 330 мкФ.

5. 1 конденсатор 1206 на 100 мкФ.

6. 1 линейный регулятор напряжения LM7805 TO-252.

7. 2 диода Шоттки MDD SS14, DO-214.

8. Нажимная кнопка 6,0×3,5 мм. Сейчас эта кнопка не задействована, я просто добавил её в конструкцию, так как она может понадобиться позже.

9. 2 четырёхштырьковые гнездовые головки JST.

10. 1 трёхштырьковая гнездовая головка JST.

Для подачи питания на электронные компоненты я использовал зарядное устройство для ноутбука, выдающее напряжение 19,5 В, но вполне можно использовать любой имеющийся блок питания, при условии, что он выдаёт от 7 до 35 В и не менее 1,5 А.

После завершения пайки загрузите в Arduino код (см. первый шаг).

Важное замечание: не забудьте подключить мою библиотеку fork of the stepper, которую можно загрузить из моего хранилища github. Мне пришлось исключить ненужную функцию, вызывавшую ошибку – линии рисовались не прямо, а с точкой перелома

Если бы вы знали, сколько времени у меня ушло на поиск этой неисправности и отладку!

Блектоп

Потренировавшись на не очень сложных изображениях, пора взяться за воплощение в жизнь более серьезных задач.

Вооружившись все теми же инструментами для рисования, можно попробовать изобразить еще одного героя мультфильмов.

Порядок работы.

1. Рисунок начинается с изображения морды-маски при помощи небольших вертикальных отрезков и уголков.
2. Прорисовав маску, ее дополняют шлемом и шеей.
3. С помощью угловых ломаных линий изобразить торс персонажа, снабдив его всеми необходимыми мелкими деталями.
4. Особой тщательности требует изображение конечностей. Требуется детально перенести на бумагу все детали, соблюдая пропорции.
5. Детали и элементы соединений изображают при помощи прямых и овальных линий.
6. В нижней части тела изобразить треугольную защиту с зауженным низом. По возможности перенести на рисунок все детали и соединения на теле робота.
7. Нижнюю часть каски персонажа заштриховать черным, обвести контуры робота и раскрасить его.

 

Рисовать роботов можно простым карандашом, ручкой, фломастерами. Рисунок можно раскрасить или оформить при помощи штриховки.

Робот ВАЛЛ–И

Нашумевший персонаж одноименного мультфильма, запавший в душу миллионам зрителей. Сегодня он является одним из самых узнаваемых героев в мире. Его необычный вид интересен в изображении:

1. Перед началом работы для объекта ищется место в листе. Его можно отметить кругом.
2. У окружности рисуется линия симметрии. Ее необходимо поделить пополам.
3. Нижний сегмент будет являться туловищем. Для этого его необходимо изобразить в виде коробки. В ее верхней части отмечаются датчики и индикаторы – неотъемлемые части любой техники. Внизу есть характерная надпись «WALL–E», обозначающая модель этого изобретения.
4. У нижней части коробки есть гусеницы, благодаря которым робот передвигается. Со стороны видимой грани объемного куба рисуется треугольник с широкими сторонами – одна из двух конечностей. Вторую можно обозначить сплюснутым овалом, так как ее не видно.
5. От середины верхней грани отходит труба длиной в половину туловища. Это – шея. На ней располагаются объемные капли – имитация глаз. Там же — линзы, улавливающие свет.
6. Со стороны видимой грани коробки есть верхняя конечность, представленная втяжной трубкой, оканчивающейся плоскими клешнями.

Благодаря этим нехитрым действиям любому новичку под силу этот рисунок. Главное – воображение, которое всегда подскажет, что лучше добавить.

Шаг 6. Управление роботом

Рабочая нагрузка разделяется между самим роботом и компьютером. По аналогичной схеме работает большинство 3D-принтеров. Я написал интерпретатор GCODE для Arduino, обрабатывающий входящие команды, вычисляющий направления перемещения и рассчитывающий последовательность подачи импульсов на два шаговых двигателя.

Программное обеспечение соединяется с роботом по USB-кабелю, на компьютер загружается изображение, которое робот должен перенести на холст, затем оно «нарезается» на отдельные линии. Линии на изображении последовательно отправляются на робота. Программное обеспечение ожидает, когда робот закончит движение, и затем отправляет на робота следующую линию.

Я также добавил функцию рисования/перемещения только в пределах ограничительной рамки. Эта функция мне очень помогла при позиционировании, когда картина рисуется на закреплённом холсте.

На сегодня управляющая программа обеспечивает отрисовку полных изображений в формате BMP. Все цвета темнее RGB (60, 60, 60) будут отрисовываться роботом как чёрные. Сейчас я также занимаюсь реализацией поддержки векторных изображений для рисования плавных линий и красивых кривых Безье.

Узнайте, как прокачаться в других специальностях или освоить их с нуля:

Робот Валл-И

Поэтапное освоение техники рисования позволит приобрести хороший опыт и перейти к более сложным творческим задачам.

• альбом,
• простой карандаш,
• коробка цветных карандашей.

• Разметить лист, определив середину.
• В верхней части наметить две фигуры каплевидной формы, соединив их перемычкой. Продублировать элементы, придав им объем. Это оптика-глаза робота.
• Ниже изобразить прямоугольник.
• Соединить оптику машины с прямоугольным корпусом, изобразив рейку с шарнирным соединением при помощи прямых линий.
• Прямоугольный корпус сделать объемным при помощи дополнительных прямых отрезков.
• Сбоку на корпусе изобразить руку-манипулятор. Детализировать ее и нарисовать лапу-захват.
• Начертить вторую конечность-захват.
• В нижней части корпуса нарисовать треугольники, округлив их вершины. Это траки для перемещения персонажа.
• Прорисовать элементы гусениц и ролики.
• Дополнить тело прямыми линиями для детализации изображения.
• Раскрасить детали.

Рисунок достаточно сложный, поэтому потребуется терпение и ластик

Внимание к деталям поможет справиться с задачей и научиться рисовать сложные устройства

Мой робот сможет защитить меня от врагов? Ну или хотя бы тапочки принести?

Первое маловероятно. Точнее, нет ничего невозможного, но для начала лучше поставить перед собой более простую цель. Например, на основе самой Arduino можно собрать множество движущихся роботов: они могут просто двигаться вперед и назад, по сложной заданной траектории или по нарисованной линии. Даже робот, который автономно избегает препятствий или как-то меняет свое поведение при приближении к разным объектам, — посильная задача. Первый робот также сможет что-то включать и выключать, ориентируясь на уровень освещения, выполнять определенные действия в определенное время, установленное таймером, или нажатием кнопки.

Что ж, в будущем, если вы продолжите посвящать себя робототехнике, вы сможете создать как робота-помощника, так и робота-безопасности, который может стрелять. Также вы можете собрать робот-пылесос своей модели. В России и во всем мире постоянно проводятся соревнования по робототехнике, на которых участники роботов дерутся, играют в футбол, участвуют в соревнованиях и просто демонстрируют свои незаурядные способности. Например, на РобоФесте, ежегодно организуемом фондом «Вольное Дело», можно увидеть сотни разных роботов.

Как поэтапно нарисовать робота?

Такие рисунки подчиняются нескольким законам, которые необходимо знать перед началом творчества:

1. В начале выполняется компоновка объекта в пространстве листа. Робот должен располагаться в самой середине, чтобы не было ощущения, будто он «выпадает» или «вылетает» из него.
2. Вдоль всего робота, как и любого другого тела, проходит ось симметрии. Это условная нить, на которую нанизываются его детали. По такому же принципу рисуются его конечности.
3. Состав этой сложной фигуры можно представить в виде геометрических фигур, которые возможно изобразить без особого труда.

Это поможет ребенку нарисовать робота по этапам без помощи посторонних лиц.

Робот Валл-И

Не будем останавливаться на достигнутом. Предлагаем изобразить персонажа из одного популярного мультфильма. Рисунок, конечно, сложный для начинающих художников, но в случае соблюдения всех требований вы с ним справитесь без особых сложностей. Подготовьте простой карандаш, альбом для творчества и набор цветных инструментов, мы взяли карандаши.

Готовы? Начинаем рисовать:

1. В верхней стороне листа выводим два овала с зауженным краем. Уточняем эти участки. Соединяем их линиями и детализируем. Книзу чертим прямоугольник.
2. Делаем его объёмным и добавляем элемент шеи. Опускаемся и показываем ромб. Дорисовываем вторую часть шеи. Под этим наброском изображаем ещё один ромб, большего размера и показываем его объём.
3. От всех углов опускаем горизонтали. Между второй и третьей горизонталью изображаем участок руки, детализируем его и выводим саму конечность. Уточняем периметр и между первым и вторым горизонтальным отрезком.
4. От руки опускаемся вниз и в виде треугольника с закруглёнными углами, изображаем гусеницы. Делаем аналогичным способом гусеницы и с левой стороны героя. В левой части выводим силуэт верхней конечности. Детализируем гусеницы роликами и протекторами.
5. Дополняем деталями туловище. Как изобразить этого робота пошагово разобрались, теперь его нужно раскрасить.
6. Периметр глаз раскрашиваем голубым карандашом, голову серым. Верхние конечности выделяем серым, прорисовываем некоторые детали чёрным. Гусеницы делаем красно-коричневыми, а туловище раскрашиваем жёлтым карандашом.

Валл-И готов. Видите, работа несложная, а если придерживаться инструктажа сайта megamaster.info с рисунком справится даже ребёнок.

Классический робот

1. Сначала необходимо найти место в листе, где будет изображен объект. Его можно обвести кругом, размер которого будет определять размеры машины.
2. У этого круга нужно провести ось симметрии – линию, относительно которой смежные части рисунка будут одинаковы.
3. В середине этой линии рисуется крупный прямоугольник – туловище робота. По величине оно примерно равно одной третьей от длины всей оси.
4. От этого прямоугольника вверх откладывается маленький квадрат. Он является шеей чуда техники. На ней будет располагаться крупный прямоугольник, равный половине туловищного. Он представляет собой голову.
5. От верхней и нижней частей туловища отходят по два узких прямоугольника той же длины. Это будущие конечности изобретения. Их можно согнуть в суставах: для этого нужно найти их середину и нарисовать крайний сегмент под другим углом.
6. Теперь, когда есть заготовка робота, можно ее детализировать. На этом этапе можно дать свободу фантазии и подрисовывать самые смелые элементы. Антенны на голове – ловцы сигналов. Глаза обязаны быть линзами для лучшего улавливания света, а полоса рта – индикаторами, показывающими состояние устройства. На туловище нужна открывающаяся дверца: для легкой замены комплектующих в случае поломки. От него к конечностям могут отходить провода и трубки, служащие сосудами для электрического тока. Руки робота заканчиваются удобными плоскими «клешнями», способными захватить что угодно. Ноги могут оканчиваться не только стопами, но и колесиками, или даже гусеницами: все зависит от условий эксплуатации.

В результате получается полноценная машина, готовая служить на благо изобретателю. Такой подход к изображению помогает не только развить фантазию у ребенка, но и заинтересовать точными науками. Это — прекрасный вариант познавательно провести досуг.

Рисование особых роботов

Немного затруднительным может быть рисование особых роботов, то есть трансформера или Валли, например. Хотя, если разобрать в ходе работы, то ничего особо сложного здесь нет. Давайте мы разберемся, в чем же состоит суть проблемы. Начнем со сложного. Прежде чем впадать в панику, задаваясь вопросом о том, как нарисовать робота трансформера, необходимо запомнить, что нет ничего невозможного и имея лишь желание и терпение можно добиться всего. Особенностью данного вида является множество маленьких деталей, расположенных по всему корпусу

Именно на это и следует обращать главное внимание. Пошаговая работа исполняется в вышеперечисленном порядке с учетом большего количества маленьких деталей

Рисование трансформера значительно отличается от того, как нарисовать робота Валли, поскольку он имеет значительно меньшие размеры и не так много сложных деталей.

Робот Валл-И

Поэтапное освоение техники рисования позволит приобрести хороший опыт и перейти к более сложным творческим задачам.

Для занятия понадобится:

• альбом,
• простой карандаш,
• коробка цветных карандашей.

Порядок работы.

• Разметить лист, определив середину.
• В верхней части наметить две фигуры каплевидной формы, соединив их перемычкой. Продублировать элементы, придав им объем. Это оптика-глаза робота.
• Ниже изобразить прямоугольник.
• Соединить оптику машины с прямоугольным корпусом, изобразив рейку с шарнирным соединением при помощи прямых линий.
• Прямоугольный корпус сделать объемным при помощи дополнительных прямых отрезков.
• Сбоку на корпусе изобразить руку-манипулятор. Детализировать ее и нарисовать лапу-захват.
• Начертить вторую конечность-захват.
• В нижней части корпуса нарисовать треугольники, округлив их вершины. Это траки для перемещения персонажа.
• Прорисовать элементы гусениц и ролики.
• Дополнить тело прямыми линиями для детализации изображения.
• Раскрасить детали.

Рисунок достаточно сложный, поэтому потребуется терпение и ластик

Внимание к деталям поможет справиться с задачей и научиться рисовать сложные устройства

Блектоп

Попрактиковавшись на не очень сложных изображениях, пора браться за выполнение более серьезных задач.

Вооружившись теми же инструментами для рисования, вы можете попробовать изобразить другого мультипликационного персонажа.

Порядок работы.

1. Рисунок начинается с изображения мордочки с помощью небольших вертикальных линий и углов.
2. После нанесения маски дополняют ее шлемом и шеей.
3. Угловыми ломаными линиями нарисуйте бюст персонажа, снабдив его всеми необходимыми мелкими деталями.
4. Особой тщательности требует изображение конечностей. Необходимо детально перенести все детали на бумагу, соблюдая пропорции.
5. Детали и соединительные элементы изображены прямыми и овальными линиями.
6. В нижней части корпуса изображена треугольная защита с узким днищем. По возможности перенесите на чертеж все детали и соединения на корпусе робота.
7. Растушуйте нижнюю часть шлема персонажа в черный цвет, обведите очертания робота и раскрасьте его.

Рисовать роботов можно простым карандашом, ручкой, фломастерами. Дизайн может быть цветным или декорированным оттенками.

Милый робот

Если справились с предыдущим рисунком давайте изобразим героя другим способом. Для этой работы потребуются такие же инструменты и материалы, как и для предыдущего изображения. Но сам творческий процесс будет сложней.

Начинаем рисовать:

1. Вверху листа показываем окружность среднего размера. Немного ниже середины изображаем полуовал. Над этим полуовалом показываем идентичную фигуру, но уже большего размера. К бокам этого наброска добавляем палочки в вертикальном положении.
2. Соединяем их дугообразным отрезком. С левой стороны рисуем окружность. В середине полученного наброска изображаем два глаза, в виде кругов. Дополняем голову ртом и вторым ухом.
3. Книзу головы добавляем шею. Начиная от левой части шеи рисуем прямоугольник, с наклонёнными сторонами. От всех углов этой фигуры проводим вертикальные линии. Соединяем эти участки горизонталями.
4. Выводим конечность с левой стороны. Детализируем её и рисуем руку справа. Делаем силуэты варежек. На туловище добавляем прямоугольник, под ним показываем несколько окружностей. К этому наброску добавляем нижние конечности и уточняем их. Видите, нарисовать робота легко. Теперь его нужно раскрасить.
5. Серым раскрашиваем основной периметр туловища и головы. Двойным слоем серого раскрашиваем шею, участок в середине рисунка. Глаза делаем синими, уши оранжевыми, а остальные части – красными.

Готово. Этот урок несложный, даже если вы ребёнок с ним легко справитесь.

Робот Ева

Еще один персонаж мультфильма «ВАЛЛ–И». Ева – символ прогрессивного технического будущего. Она олицетворяет элегантность и лаконичность дизайна. Ее образ достаточно прост в исполнении, потому также подойдет для детского творчества:

1. Перед началом работы необходимо определить место Евы в листе. Для этого его можно обозначить овалом, вытянутым вверх и вниз.
2. Вдоль овала проводится линия симметрии. Ее нужно разделить на три равные части: верхняя будет головой, а две нижние — туловищем.
3. Для изображения головы нужно нарисовать овал и сместить его закругления к низу. От границ нужно отступить немного места и нарисовать ту же форму – это будет экран для выражения мимики. На нем есть два больших пятна – глаза Евы.
4. Туловище рисуется как половина от узкого овала в разрезе. Для этого нужно нарисовать узкую арку, направленную закруглением вниз, а на противоположной части изобразить овал.
5. По бокам от тела есть верхние конечности, которые парят в воздухе. Их длина чуть короче туловища. Они изображаются как плавники дельфинов – все те же овалы, только заужающиеся к концу.

Так за считаные минуты можно получить рисунок современного робота

Что немаловажно, действия такой поэтапной инструкции, как и предыдущих, дети способны осуществить самостоятельно!

Остается только запастись терпением и фантазией – обязательными спутниками любого творца. И тогда любая задача покажется пустяком.

Робот Карен из мультфильма «Губка Боб Квадратные Штаны»

Карен – любимая жена планктона из мультфильма «Губка Боб Квадратные Штаны». Многим она запомнилась как простой настенный экран, однако у нее есть и иное обличие: машина, способная к передвижению. Этот вид прост в своем исполнении и подойдет для поэтапного рисования детьми:

1. Как и раньше, перед началом творчества необходимо определить расположение чуда техники в листе. В данном случае его лучше фиксировать не кругом, а овалом, вытянутым вверх.
2. У овала проводится линия симметрии, делящаяся на четыре равные части: самая верхняя будет равна размеру головы, две ниже – туловищу, и самый нижний сегмент – основанию.
3. В верхней части изображается прямоугольник, длина которого чуть больше ширины. Чтобы ему предать объем, необходимо провести линии с небольшим наклоном вверх от правой стороны головы. Их соединяют параллельно боковой грани исходного прямоугольника. По центру нужно нарисовать лицо, которое будет большим экраном. Для этого нужно сделать небольшой отступ от границ головного прямоугольника. Посередине экрана рисуется горизонтальная черта – имитация графика колебания звуковых волн. Если она прямая, значит Карен молчит, если нет – значит говорит.
4. Туловище представлено палкой, длиной в две части оси симметрии. С небольшим отступом от головы на туловище крепятся руки – две гибкие сегментированные трубы той же толщины.
5. Основание Карен – объемный параллелограмм с четырьмя колесиками. Так как в данном случае она рисуется сбоку, то изображаются два боковых колеса: ближнее и дальнее к зрителю. Они крепятся на боковую сторону.

Шаг 2. Сборка рамы робота

На этом шаге выполняются все действия по креплению компонентов на раму робота. Главная часть рамы – V-образная направляющая 20×20 мм. При проектировании робота я взял за основу направляющую длиной 100 см, так как её было легче разместить на рабочем столе, но по зрелом размышлении я решил увеличить её длину до 150 см. В принципе, длина направляющей может быть любой, желаемую длину можно указать в соответствующей переменной в коде Arduino, мы остановимся на этом чуть позже.Вначале нужно распечатать все 3D-файлы, о которых я говорил на первом шаге. Довольно быстро это делается с разрешением 0,3 мм без заполнения.Взгляните на первый рисунок для данного этапа. Во все 3D-отпечатки, имеющие шестигранное углубление с внутренней стороны, нажатием вставляется гайка M3. С другой стороны в гайку закручивается винт M3 произвольной длины. Нажатие вдавливает винт в металлическую направляющую и создаёт прочное механическое соединение (которое при необходимости может быть ослаблено).

Блектоп

Потренировавшись на не очень сложных изображениях, пора взяться за воплощение в жизнь более серьезных задач.

Вооружившись все теми же инструментами для рисования, можно попробовать изобразить еще одного героя мультфильмов.

Порядок работы.

1. Рисунок начинается с изображения морды-маски при помощи небольших вертикальных отрезков и уголков.
2. Прорисовав маску, ее дополняют шлемом и шеей.
3. С помощью угловых ломаных линий изобразить торс персонажа, снабдив его всеми необходимыми мелкими деталями.
4. Особой тщательности требует изображение конечностей. Требуется детально перенести на бумагу все детали, соблюдая пропорции.
5. Детали и элементы соединений изображают при помощи прямых и овальных линий.
6. В нижней части тела изобразить треугольную защиту с зауженным низом. По возможности перенести на рисунок все детали и соединения на теле робота.
7. Нижнюю часть каски персонажа заштриховать черным, обвести контуры робота и раскрасить его.

 

Рисовать роботов можно простым карандашом, ручкой, фломастерами. Рисунок можно раскрасить или оформить при помощи штриховки.

Беймакс в броне

На примере поэтапного изображения этого персонажа ребенок научится рисовать популярных роботов-трансформеров. Схема изображения предполагает демонстрацию боевой мощи, поэтому следует выделить на рисунке торс и конечности робота, а голову изобразить не очень большого размера.

• альбомный лист,
• простой карандаш и ластик,
• фломастеры иди цветные карандаши.

Робота, имеющего минимум мелких деталей, можно и красками раскрасить.

1. Определить середину листа и в верхней части нарисовать голову. Сразу изобразить очки на лице робота.
2. Прямая линия плеч немного загибается под прямым углом.
3. Овальными линиями обозначить предплечья мощного боевого робота. Дорисовать и детализировать верхние конечности.
4. Изобразить объемный торс.
5. Нарисовать ноги персонажа, показав его силу.
6. Рисунок раскрасить.