Przedstawiane zestawy robotyczne znajdą zainteresowanie wśród hobbystów robotyków, ale nie tylko. Do samodzielnego złożenia robota wymagane są bowiem umiejętności majsterkowania oraz montażu układów elektronicznych. Zestawy są więc ciekawą alternatywą dla modelarzy oraz elektroników.
< p>Cechą wyróżniająca opisywane modele robotów od klasycznych modeli plastykowych czy papierowych jest ich mobilność oraz interaktywność. Zmontowane roboty samodzielnie poruszają się oraz reagują na bodźce zewnętrzne, omijają przeszkody lub podążają za źródłem światła.
Proponowane zestawy robotyczne cechuje wysoka wartość edukacyjna. W trakcie montażu zapoznajemy się z budową i własnościami elementów elektronicznych – rezystorów, kondensatorów i tranzystorów. Poznajemy konstrukcje i sposób działania czujników, silników oraz przekładni. Samodzielne złożenie robota rozwija również umiejętności manualne niezbędne w trakcie montażu mechaniki robota oraz podczas lutowania układu elektronicznego.
W poniższym artykule przedstawione zostaną konstrukcje oraz sposób montażu dwóch robotów. Pierwszy z nich KSR4 to robot chrabąszcz przedstawiony na rysunku powyżej. Porusza się na sześciu kołach lub odnóżach, wykrywa znajdujące się przed nim przeszkody po czym je wymija. Co ciekawe robot ma troje oczu, którymi rozpoznaje kierunek położenia przeszkody, dzięki czemu skręca we właściwą stronę. Sercem robota jest mały mikroprocesor, który kontroluje jego złożone funkcje.
Drugi robot MK129 pokazany na zdjęciu obok naśladuje karalucha. Posiada dwa małe silniki, na których się porusza oraz dwoje oczu wrażliwych na światło. Robot pozostawiony w ciemnym pomieszczeniu pozostaje w bezruchu. Gdy jest jasno karaluch rozpoznaje kierunek źródła światła i podąża ku niemu wykonując małe kroki. Robot porusza się na jeden z dwóch sposobów prosto przed siebie lub okrężnie. Możliwa jest również regulacja długości kroku.
Stanowisko pracy, wymagane narzędzia
Przed przystąpieniem do montażu należy przygotować swoje stanowisko pracy, usunąć niepotrzebne przedmioty, włączyć oświetlenie. Jeżeli korzystamy z domowego biurka, kładziemy duży arkusz białego brystolu, który ochroni jego powierzchnię przed zniszczeniem oraz zapewni dobrą widoczność wszystkich elementów. Następnie zapoznajemy się z instrukcją montażu i przygotowujemy niezbędne narzędzia.
Do złożenia konstrukcji mechanicznej robota KSR4 potrzebne będą: śrubokręty krzyżakowe (mały o średnicy 2-3mm i duży o średnicy 5-7mm); szczypce płaskie; cęgi ukośne; nóż uniwersalny. W przypadku robota MK129 żadne z tych narzędzi nie będzie potrzebne, gdyż jego konstrukcja opiera się wyłącznie na płytce elektronicznej.
Do montażu układu elektronicznego niezbędna będzie lutownica wyposażona w stojak oraz gąbkę do oczyszczania grotu (gąbkę należy lekko zwilżyć wodą). Najwyższą jakość pracy osiągniemy wykorzystując stację lutowniczą z regulacją temperatury, jednak do lutowania omawianych robotów w pełni wystarczy prosta lutownica kolbowa o mocy 25-40W zasilana z sieci 230V. Nie polecam natomiast używać lutownicy transformatorowej (pistoletowej) ponieważ utrudnia rozprowadzanie lutowia i często ma za wysoką temperaturę.
Połączenia elektryczne elementów elektronicznych z płytką wykonujemy za pomocą lutowia – stopu cyny i ołowiu. Lutowie musi zawierać topnik (kalafonia), który ułatwia rozprowadzanie cyny oraz zwiększa jej lepkość. Zatem do lutowania stosujemy lutowie z topnikiem o grubości 1-1.5mm.
Montaż układów elektronicznych do robotów wykonywany jest w technice przewlekanej tzn. elementy elektroniczne wkładamy w otwory płytki od strony opisu, przewlekamy końcówki na stronę ścieżek i lekko zaginamy żeby nie wypadły. Po przylutowaniu końcówek elementów do punktów lutowniczych na płytce należy obciąć wystające druciki. Wykorzystujemy do tego kolejne niezbędne narzędzie jakim są cęgi ukośne (boczne).
Jeżeli zdarzy się, że jakiś element został źle przylutowany albo nałożyliśmy za dużo lutowia pomocny będzie odsysacz cyny (lutowia). Narzędzie to jest rodzajem pompki, która po zwolnieniu sprężyny wsysa powietrze. Aby odessać nadmiar lutowia należy przyłożyć grot lutownicy do punktu lutowniczego, odczekać aż lutowie się roztopi, przyłożyć odsysacz i zwolnić przyciskiem sprężynę.
Podczas lutowania warto wykorzystać jakiś uchwyt, który przytrzyma płytkę. Można do tego wykorzystać klamerki do prania lub taśmę samoprzylepną.
Kolejnym dodatkiem, który powinien znaleźć się w warsztacie elektronika jest pasta lutownicza. Pasta jest rodzajem topnika, który ułatwia lutowanie. Przyda się w sytuacji, gdy trzeba wprowadzić korekty w polutowanym już układzie lub gdy lutujemy elementy trudne do lutowania np. przewody, blachy. Używając pasty należy nanieść ją na lutowane elementy przy pomocy pędzelka lub szczoteczki do zębów po czym przystąpić do lutowania. Pozostałości topnika można usunąć przy pomocy rozpuszczalnika Nitro.
Warto również wyposażyć się w prosty miernik uniwersalny, którym sprawdzimy wartości elementów elektronicznych oraz jakość połączeń. W sytuacji, gdy zmontowany układ nie działa, miernik będzie niezbędny do wykrycia usterki.
Wszystkie opisane powyżej narzędzia można zamówić w bardzo atrakcyjnych cenach w sklepie RoboShop.pl.
Montaż konstrukcji mechanicznej robota KSR4
Rozpoczynamy od wyłożenia zawartości pudełka i rozłożenia na stole. W tym kroku użyjemy części plastykowych, przekładni, silników oraz śrub. Przy wycinaniu elementów konstrukcji z formatek używamy cęgi boczne, pozostałości plastyku ścinamy nożykiem lub pilnikiem. Kolejne fragmenty podwozia robota wykonujemy według instrukcji. Połączenia wykonujemy śrubami z szerokim gwintem i dużym kulistym łbem. Skręcamy grubszym śrubokrętem na tyle mocno, aby konstrukcja nie chwiała się.
Szczególną uwagę skierujmy na montaż mocowania silników, gdyż stanowią one napęd całej przekładni i wszelkie luzy lub naciski są 
niewskazane. Zębatki montujemy do osi silników na wcisk, dociskając do powierzchni stołu (zębatki nie mogą wystawać poza oś). Mocowanie z blaszek skręcamy wstępnie wszystkimi śrubkami, całość dociskamy w kierunku podstawy, a następnie skręcamy mocno pomagając sobie szczypcami. Na końcówki śrub nakładamy gumowy wężyk zapobiegający rozkręceniu.
Przed zamocowaniem silników w uchwytach warto przylutować do nich przewody i kondensatory filtrujące. Ściągamy izolację z przewodów, skręcamy końcówki w palcach i przeplatamy przez oczka w mocowaniach elektrycznych silnika. Następnie przeplatamy zakończenia kondensatorów ceramicznych (etykieta 104). Możemy teraz przystąpić do lutowania. 
Rozgrzewamy elementy lutownicą, poczym doprowadzamy lutowie.
Składamy kolejne fragmenty podwozia według instrukcji. Zakończony etap przedstawiono na zdjęciu obok. Należy jeszcze sprawdzić działanie przekładni, w tym celu poruszamy białą zębatką tuż nad silnikiem. Przekładnia nie powinna mieć luzów i nie chodzić za ciężko.
Montaż konstrukcji mechanicznej robota MK129
Konstrukcja mechaniczna tego robota opiera się wyłącznie na płytce układu elektronicznego. Jest to dość ciekawe rozwiązanie ponieważ znacznie obniża cenę, jednak ogranicza możliwość rozbudowy lub modyfikacji
robota. Największym niedociągnięciem opisywanego robota jest sposób montażu silników, które trzeba przylutować do płytki. Aby w ogóle było to możliwe trzeba najpierw przetrzeć papierem ściernym ścianki boczne silników. Przed zamontowaniem silników warto je wstępnie polutować. Podczas lutowania ścianki silników należy długo (ok. 20 s) rozgrzewać poczym doprowadzić lutowie. Cały proces może ułatwić wysmarowanie blaszek pastą lutowniczą.
Proces lutowania
Układ elektroniczny robota wykonany jest w technologii przewlekanej tzn. elementy przekładamy przez otwory w płytce i lutujemy z drugiej strony do punktów lutowniczych. Podzespoły należy wkładać tak aby przylegały do płytki, jedynie tranzystory powinny wystawać na około 1cm. Montaż rozpoczynamy od elementów najmniejszych, a kończymy na największych. W pierwszym etapie lutujemy wszystkie rezystory, potem kondensatory i tranzystory, kończymy na diodach i podstawce pod układ scalony.
Należy zwrócić szczególną uwagę na montaż kondensatorów elektrolitycznych i diod, ponieważ mają określoną polaryzację i włożone odwrotnie nie będą działać lub zostaną uszkodzone. Diody mają oznaczoną katodę w postaci spłaszczenia na obudowie lub czarnego paska. Katoda diody na schemacie elektrycznym lub na płytce oznaczona jest kreską przylegającą do trójkąta. Co do kondensatorów elektrolitycznych to mają one na obudowie oznaczoną ujemną końcówkę w postaci jasnego paska. Ważny jest również montaż podstawki i układu scalonego, mają one specjalne wcięcie w obudowie, które powinno odpowiadać wcięciu w opisie układu na płytce.
Płytka elektroniczna jest dobrej jakości ponieważ posiada lakier ochronny oraz nadruk rozmieszczenia elementów, który przyspiesza montaż. Jednak dużym niedociągnięciem producenta jest fakt, że punkty lutownicze nie pokryto warstwą lutowia. W efekcie proces lutowania pojedynczego punktu trwa znacznie dłużej, co grozi przegrzaniem podzespołów lub uszkodzeniem płytki. Ponadto jakość uzyskanych połączeń jest niska. Jeśli nie jesteśmy mistrzami lutowania radziłbym zakupić pastę lutowniczą i przed przystąpieniem do lutowania wysmarować nią całą płytkę. Po zakończeniu lutowania pozostałości pasty usuwamy denaturatem lub rozpuszczalnikiem uniwersalnym.
Lutowanie rozpoczynamy od włożenia w płytkę kilku rezystorów, następnie odwracamy płytkę na stronę ścieżek i mocujemy do stołu za pomocą taśmy lub klamerki. Włączamy lutownicę i pozwalamy się jej rozgrzać, nawilżamy gąbkę do oczyszczania grotu i przygotowujemy lutowie.
Podczas lutowania najpierw przykładamy grot do punktu lutowniczego i wyprowadzenia elementu i przez sekundę rozgrzewamy, a następnie drugą ręką zbliżamy drut lutowia. Po roztopieniu lutowie powinno pokrywać cały punkt lutowniczy dookoła wyprowadzenia elementu. W tym momencie odsuwamy grot i lutowie. Cała operacja powinna trwać od dwóch do trzech sekund, a po zakończeniu lutowie powinno pokrywać całą powierzchnię lutowanego punktu i mieć szklisty wygląd. Jeśli lutowie jest matowe oznacza to, że zostało przegrzane i trzeba je usunąć odsysaczem i polutować jeszcze raz. Można również użyć pasty lutowniczej, którą smarujemy miejsce lutowania i roztapiamy ponownie lutownicą. Wystające końcówki elementów odcinamy cęgami bocznymi.
Podsumowanie
Opisywane konstrukcje robotów cechuje dobra jakość wykonania i niewielka cena. Roboty mają kilka wad jak np. głośne przekładnie KSR4 czy słaby napęd MK129 uniemożliwiający ruch po dywanach, jednak ich konstrukcje są ciekawe i działają poprawnie. Najbardziej interesujący jest robot KSR4 ponieważ posiada odrębne podwozie z napędem na sześć kół, które można wykorzystać do napędzania robotów własnego pomysłu. Dodatkowo dzięki elektronice wyposażonej w mikrokontroler programowanie robota jest w zasięgu ręki. Niestety układ ten ma pamięć zaprogramowaną fabrycznie i nie można jej zmienić. Można natomiast zamontować inny procesor za pomocą specjalnej przejściówki, która jest dostępna w sklepie RoboNet.pl.
Podsumowując można stwierdzić, że zestawy do samodzielnego montażu robotów są idealnym środkiem do nauki poprzez zabawę. Niebanalne konstrukcje, intrygujące działanie oraz przystępna cena zachęcają do wkroczenia w bogaty świat robotyki.
Baterie
KSR4 4xAAA
MK129 2xAAA
Ocena
Jakość wykonania: /6
Frajda: /6
Wartość dydaktyczna: /8
Możliwości techniczne: /5
Możliwości do ceny: /8
Nasza ocena: /7
Dodaj komentarz