Обзор робототехнических конструкторов

Многим из нас хочется заполучить своего умного робота. Не секрет, что уже сейчас можно его приобрести. Робототехника мчится, как локомотив без машиниста и пока только вперёд. Да и многим хочется запрыгнуть на этот перспективный поезд. Возможно этот локомотив не то, чтобы совсем без машиниста, скорее всего он управляется удаленно, как многие теледроиды. Вернёмся к реальности, да, можно купить готового робота, а можно этого робота собрать самому, используя конструктор или готовые модули. Преимущества, что с конструктором можно понять суть конструирования и программирования наших любимых роботов, создавая сначала базовые модели по строгой инструкции, а потом, уже отпустив из узды свою фантазию и спроектировать уникальные вещи, манипуляторы, шагающие платформы, беспилотники и андроидных, антропоморфных роботов. В них можно заложить свои собственные программы, траектории движения, сложные алгоритмы реагирования на датчики. Звучит заманчиво и интересно, не правда ли? Поэтомe мы поговорим сегодня о робототехнических конструкторах.

В России мы пока можем пользоваться зарубежными аналогами потому, что российских просто нет, есть наработки, но достаточно сырые. Если это не так, напишите мне? Я с удовольствием сделаю обзоры и на них. Тем не менее есть, что есть и зарубежные конструкторы весьма интересны. В нашем обзоре мы возьмем несколько брендов, которые производят наиболее популярные платформы, с этими же платформами проводятся соревнования по робототехнике во всем мире, о них пишут на специализированных форумах и выкладывают программы и свои наработки. Это будут LEGO, HUNO, ROBOTIS, Robobuilder. Мы постарались выстроить конструкторы в порядке сложности и продвинутости компонентов, но это далеко не точно и некоторые наборы могут соперничать друг с другом.

Итак начнём.

LEGO: Обзор Mindstorm EV3

Я думаю всем и каждому известна компания Lego, с их популярными конструкторами разных видов. В Lego работают талантливые люди. Они никак не могли обойти тему робототехники и создали такой набор, как LEGO Mindstorm. В России многие школы уже укомплектованы различными вариациями это набора, разных комплектаций. Мы подробнее остановимся на новом наборе Mindstorm EV3.

С помощью этого набора можно составить 17 различных моделей, которые будут оснащены контролером, датчиками, сервомоторами и всем этим можно будет управлять с помощью пульта, а программировать на компьютере.

Производитель хвалится новым контрольным блоком EV3 базирующимся на Linux и обладающим новой прошивкой, которая теперь дружит с такими мобильными системами, как iOS и Android. Это открывает новые возможности программирования и управления с помощью любимых смартфонов. В блоке обновился процессор, теперь это ARMv9, с ним мы имеем 16 Мб флэш памяти и 64 Мб оперативной памяти. Контроллер имеет вход USB, слот для SD карты и Bluetooth 2.1. для связи с мобильными устройствами.

В комплекте мы также найдём ИК датчик, для отслеживания препятствий и слежения за объектами. С моторчиками конечно не густо, всего 3 сервопривода, но этого будет достаточно для собирания простых моделей, но явно не хватит для создания продвинутого андроида. Также мы найдем новые датчики света и касания по 1 штуке, ну и пульт управления. В комплекте мы не нашли батарею, ее нужно будет докупать отдельно, детали для сборки ( всего 601 штука). Традиционно для LEGO в наличии подробная документация и ПО для программирования. Неоспоримое достоинство − комплект совместим с серией конструкторов Technics. Поэтому набор можно или дополнять к существующим наборам Technics или доукомплектовывать интересными составляющими самостоятельно.

Всё это удовольствие обойдется не более 17000 руб. Много это или мало − судить вам. В любом случае вы получаете конструктор высшего качества от всеми известного производителя из Дании − LEGO. Да, потребуется докупать дополнительные части, но и с базовым набором можно будет собрать 17 моделей, что весьма не мало. Огромный плюс наличия Bluetooth модуля, возможность подключать робота к любой мобильной платформе дорогого стоит.

Для школ есть специальные комплектации этого же набора, рассчитанные на обучение большИх классов.

HUNA: Обзор Huna Class 3 Full Kit

HUNA − достаточно молодая компания из Кореи, тем не менее уже достигшая не малых успехов на мировом рынке робототехнических конструкторов. Основное отличие от LEGO в том, что все конструкторы HUNA оснащены электронными составляющими. В ассортименте представлены различные наборы с которыми будет интересно разбираться, как и самым маленьким детям, так и продвинутым гикам с высоким уровнем подготовки. Есть набор конструктора, с которым вы сможете собрать пожарную машину, оснастив её датчиками, и она будет объезжать препятствия – Fun&Bot Sensing. Отличный набор для ребёнка − Fun&Bot Exciting с которым можно собрать танк и управлять им с помощью восьмиканального геймпада. Есть более серьезные наборы, такие как Huna Class full kit 3, на нём мы остановимся поподробнее.

Набор Huna Class full kit 3 подходит, как для частного использования дома, так и для обучения в школах или университетах. Предназначен для пользователей, не имеющих навыков программирования, но и опытным пользователем будет, чем заняться.

Набор поставляется в специальном пластиковом кейсе, весьма удобном для транспортировки и хранения. Инструкцию разместили на диске. Честно говоря, я был удивлен количеством моделей, которые можно собрать из этого набора по инструкции, их около 40 − от руки доктора гаджета и вертолета Апач, до робота «Валли» и «Робота-Бойца». Моделей много, и все они отличаются наборами датчиков и программами.

Набор состоит из 667 деталей, в отличие от наборов LEGO детали крепятся с 6 сторон и также изготовлены из разноцветного качественного пластика. В наборе две материнские платы, кейс для батареи 6 V, кейс для батареек 9 V, загрузочный блок, кабель 4 P, USB шнур,  3 ИК  сенсора, RC приемник, CDS сенсор,  2 сенсора касания,  2 светодиода,  гудок, микрофон, пульт управления, 2 DC двигателя, 2 серводвигателя.  Ну и, конечно, диск с ПО, со своей визуальной средой программирования созданных существ.

Главный контролер в Huna базируется на известной плате ATmega 32. Цена конструктора Huna Class full kit 3 составляет 14 тысяч рублей. В итоге вы получаете полноценный набор с множеством деталей, датчиков и программным обеспечением, который позволит вам войти в мир робототехники или отточить свои навыки. Ну а для продвинутых пользователей существует дополнение. О нём чуть ниже.

Самое интересное, ко всем наборами от Huna можно сделать апгрейд, некоторые эксперты рекомендуют его делать сразу. Этот комплект называется HUNITRONIC, который включает в себя плату Ardruino, ПО Ardublock и методическое пособие, в котором вам с нуля расскажут, что и как делать, чтобы запрограммировать роботов с этой платформой.

Платформа Ardruino очень популярна среди робототехников и конструкторов создающих своих роботов. В сети очень много информации по ней, масса русскоязычных форумов. Но в продаже очень мало наборов с этой платформой. У некоторых разработчиков пропадает энтузиазм заниматься с Ardruino, когда понимают, что мало что могут интересного на ней собрать, не докупая и не заказывая дополнительные детали и датчики. Это проблему и решают разработчики в HUNA, выпустив в свет дополнение Hunitronic. В базовом наборе мы получаем саму плату Ardruino с русской версией софта Ardublock. Эта среда визуальная, а программирование похоже на решение графического пазла, в котором чтобы составить работающую программу, вам нужно перетащить нужные блоки. При этом автоматически составляется программа на языке Cи, которую тоже можно править.

Это позволяет легко освоить самый распространенный язык программирования Cи, который лежит в основе многих известных других языков.

В Ardublock уже заложены библиотеки датчиков, которые идут в комплекте, что избавит вас от подбора дополнительных библиотек.

В этом дополнении есть все, чтобы уйти с головой в мир современной робототехники.. Это действительно впечатляет. Конструктор Huna Class 3 full kit отлично подходит для освоения робототехники. А с расширением HUNITRONIC набор становиться отличной платформой для изучения современных и популярных стандартов, что повысит уровень подготовки обладателя конструктора Huna.

Далее речь пойдет о конструкторах отличающихся от LEGO и HUNA. Основное отличие это производительность и мощь электронной составляющей. В конструкторах рассмотренных выше много мелких деталей, что с одной стороны даёт гибкость в конструировании, но также непрочность конструкции. Наборы о которых я расскажу вам, как правило состоят из уже готовых модулей и соединительных элементов, что кстати приближает процесс конструирования моделей к реальной сборке настоящих роботов. Собранные модели получаются более прочными, стабильными; не нужно бояться, что в самый ответственный момент что-то отвалится. Я думаю, вы сами скоро всё поймете, а возможно уже знаете.

ROBOTIS: Обзор Bioloid Premium Kit

Замечательная компания из Кореи. У Robotis довольно мощное производство. Они известны во всём мире. Они создали такую платформу, как Darwin, основной конкурент французского NAO. Они создали детские наборы Ollo. Но наибольшую известность им принесла платформа и наборы Bioloid. В России эти платформы есть, как у частных любителей, так и у серьезных университетов. Многие эксперты советуют эту платформу как для освоения робототехники, так и оттачивания навыков более опытных пользователей.

Рассмотрим повнимательней набор Bioloid Premium Kit, так как он обладает самыми широкими возможностями из семейства Bioloid.

Для начала я расскажу из чего состоит конструктор. В коробке мы найдем 18 (!) высокоточных cервоприводов Dynamixel AX-12, это не может не радовать. К слову, подобные сервомашинки используются во многих проектах, к примеру, в милом роботе Q.bo. Далее мы найдем в комплекте двухосный гироскоп и наши модели смогут ориентироваться в пространстве, ИК датчики для обнаружения препятствий и связи с пультом или другим роботом, многоканальный пульт ДУ для управления нашим чудом, ну и конечно Li-Po аккумулятор с зарядным устройством. Чуть было не забыл о самом главном − это чудо блок микроконтроллера CM-510, который и управляет всеми частями модели. Ну и естественно в комплекте все запчасти корпуса, соединительные провода, винтики, болтики.

Благодаря всему этому у нас появляется возможность собрать более 26 моделей. В комплекте курс обучения и методичка по сборке этих моделей. начинается курс с того, чтобы собрать шлагбаум с одной степенью свободы, заканчиваем мы конечно полноценным гуманоидом, антропоморфным роботом с продвинутыми возможностями. Мощные сервоприводы и гироскоп позволят ходить роботу с прямой осанкой, сохраняя равновесие.

Настоящему робототехнику мало просто собрать робота, необходимо вдохнуть в него жизнь, добавить чуть интеллекта, попросту запрограммировать существо, чтобы оно было подвластно управлению пульта, а возможно и вовсе действовало самостоятельно, не забывая о законах робототехники.

Для этого любезные корейцы вложили диск с программным обеспечением, наш робот тем временем подключается к компьютеру путём USB. На диске мы найдём программу RoboPlus и заготовки для уже собранных по инструкции моделей. Современные стандарты велят программам для программирования роботов быть визуально понятными и RoboPlus это делает. Интересен и редактор движения с возможностью инверсной кинематики, естественно есть возможность программировать роботов на языке Cи.

Что ж, пара видеороликов дополнит мой рассказ.

Ускоренная сборка Bioloid Premium Kit

Короткий танец гуманода собранного из Bioloid Premium

Пора добвать ложку дёгтя. Конечно, дёгтем она будет не для всех, но всё же нельзя об этом не сказать. Цена на набор, на момент написания начинается от 56 000 рублей. Для кого-то это явно будет много, но тем не менее, у нас аж 18 мощных и точных сервоприводов в наборе. Мы можем собрать даже паука и это здорово, робототехнический друг-паук не может не радовать своего хозяина.

Однако есть и конкурент у этого набора опять-таки из той же Южной Кореи.

Robobuilder: Обзор 5720T

Еще один робототехнический гигант из Южной Кореи. У Robobuilder есть свои заводы в Китае и Кореи. Прославились они своим конструктором 5710K, а сотрудничество с порталом Robosavy дало отличный результат в виде новых дополнений и расширений для этого конструктора. Не так давно корейцы выпустили новый набор RQ-HUNO конструктор андроид. Обновили 5710K, соответственно изменилось и наименование на 5720T. О нём мы и поговорим.

Как и Bioloid комплект 5720T представляет набор готовых модулей для создания прочных и сильных роботов. Представим: что вы приобрели такой конструктор, что же вы получите в этом случае. Не знаю как вас, но я первым делом обратил внимание на сервоприводы, можно сказать один из основных компонентов движущегося робота. В базовом комплекте вы найдете два вида сервомоторчиков, это 12 штук wCK-1108 (8 kgf.cm) и еще 4 wCK-1111 (11 kgf.cm), итого у нас 16 сервоприводов. Что ж, неплохо, но чуть меньше чем у Bioloid Premium. Здесь каждый моторчик оснащен PID — контроллером, что гарантирует высокую точность.

Не сложно будет заметить главный контрольный блок с микропроцессором RBC-NYN. Собран он на базе небезызвестного Atmega128.

В базовом наборе мы найдем инфракрасный датчик расстояния, трёхмерный датчик ускорения, датчик звука, ик для приёма сигналов. А самое главное, что в комплекте мы найдём Bluetooth модуль. Да знаю о чём вы подумали, конечно, мы сможем подключать модели к нашим смартфонам и в Google Play уже существует приложение для управления наборами Robobuilder. Это конечно огромный плюс, раскрывающий большие возможности.

Но у кого нет смартфона, заботливые корейские руки положили пульт дистанционного управления.

Само собой, в комплекте мы найдём все необходимые запчасти для корпуса, соединительные детали, провода, кабель для соединения с компьютером и диск с ПО и инструкциями.

Из всего этого добра мы сможем собрать по инструкции 4 модели, это или гуманоида, или собаку или динозавра. Множество других моделей доступны для скачивания на многочисленных порталах разработчиков с готовыми сложными алгоритмами. Конечно, интересней всего собрать гуманоида, который будет реагировать на препятствия, не упадет с края стола, а если всё таки упал, он самостоятельно поднимется. Также наш андроид будет реагировать на звук.

Все моторы изготовлены из прозрачного пластика, таким образом, вы сможете наблюдать, как работают механизмы, это действительно впечатляет. Кроме того внутри мы обнаружим множество светодиодов, которые позволяют произвести быструю диагностику работоспособности модели.

С точки зрения программирования, тут тоже есть где разгуляться. Начинающие пользователи могут освоить популярную программу Microsoft Robotics Development Studio. Модели прекрасно синхронизируются с этой программой. А для более продвинутых пользователей уже подготовлены библиотеки .Net. Серийные протоколы Robobuilder позволяют программировать ваши модели практически на любом языке программирования Ruby, Python, PHP и т. д. Есть и самобытная среда программирования WinARV от производителя, которая, как заявляет разработчик, очень проста в освоении. Всё эти программы полны уже готовых примеров и полноценных алгоритмов. Вокруг Robobulder создано сильное сообщество, которое делится своими разработками. Поэтому скучать не придётся, информации очень много.

Из этого легко сделать вывод, что комплект 5720T - это отличный выбор, если у вас есть желание научиться проектировать и конструировать своих роботов на высоком, профессиональном уровне.

Конечно с видео становиться понятней:

Стандартные наборы движений

Цена на конструктор 5720T составляет 30 000 рублей, что значительно дешевле аналога от Bioloid. Есть возможность заказать дополнения к наборам: это и колёса и всяческие зажимы, которые расширяют степени свободы, конструкция для робота паука. Все эти дополнения весьма не дороги и расширяют возможности робота.

Заключение

Мы прошлись по четырем конструкторам, у каждого есть свои преимущества:

• У LEGO Mindstorm - это наличие Bluetooth и известность бренда.
• У Huna большое количество деталей и готовых моделей с русской инструкцией по каждой, а также возможность подключения платы Ardruino.
• Основное преимущество Bioloid Premium это большое количество мощных сервоприводов.
• А у Robobuilder , также интересная комплектация и богатые возможности по программному обеспечению – возможность освоить любой язык программирования роботов и широкий выбор дополнений.

Любой из этих конструкторов поглотит вас с головой и чему-то научит. Вопрос лишь в том, что вы хотите получить и какие навыки приобрести. 

Также любой из этих наборов можно заказать в nanojam.ru используя форму на карточках, а можно просто позвонить или написать на почту.