Spis treści:
Wiele osób chciałoby zostać robotykami, ale często nie wie, jak się za to zabrać. Warto wcześniej zorientować się, jakie dokładnie są możliwości oraz w co trzeba się zaopatrzyć, aby móc samodzielnie zająć się robotyką. Stworzyliśmy poglądowy opis tego, co jest przydatne dla każdego robotyka.
Kim jest robotyk?
Robotyka to dziedzina nauki, która w rzeczywistości łączy w sobie wiele innych dziedzin. Można wyłonić spośród nich te, które są przydatne najczęściej. Jest to przede wszystkim elektronika, programowanie oraz mechanika. W dzisiejszych czasach robotyk to osoba, która aby tworzyć własne urządzenia, musi potrafić działać w każdej z tych dziedzin. Na uczelniach technicznych są one rozwijane od pierwszych lat nauki. W zależności od wybranego wydziału wybierana jest część, na którą wywierany jest największy nacisk – na przykład na kierunku “Automatyka i Robotyka” na wydziale elektronicznym student będzie miał więcej zajęć powiązanych z elektroniką i programowaniem niż z mechaniką. W praktyce ludzie wykształceni na robotyków bardzo często znajdują zatrudnienie w jednej z branż, w których zostali wyszkoleni. Często zostają osobami odpowiedzialnymi za utrzymanie ruchu w fabrykach, programistami lub projektantami elektroniki. Jeżeli ktoś jest zdeterminowany, to może również znaleźć pracę, w której będzie łączył wszystkie zdobyte w trakcie studiów umiejętności – na przykład w firmie takiej jak ABB lub w Europejskiej Agencji Kosmicznej (ESA – European Space Agency). Robotykiem może zostać także osoba, która nie skończyła studiów – każdy może tworzyć roboty nawet w domu. Wystarczy skorzystać z wartościowej wiedzy zawartej w książkach i w Internecie oraz wyposażyć się w odpowiedni sprzęt.
Jak zacząć, czyli skąd czerpać wiedzę?
Pierwsze, co przychodzi na myśl przy rozmyślaniu skąd czerpać wiedzę na temat robotyki to wzięcie udziału w rekrutacji na studia techniczne i podjęcie nauki na uczelni technicznej na kierunku Automatyki i Robotyki. Takie rozwiązanie ma wiele zalet – student ma dostęp do szerokiej bazy specjalistycznej wiedzy oraz do wielu urządzeń, których sam nie miałby szansy wypróbować. Może czerpać wiedzę praktyczną od wykładowców, od firm, w których podejmie praktyki w czasie studiów oraz od innych studentów na tym samym kierunku. Student może uczestniczyć w kołach naukowych i ma dostęp do znacznie większej ilości materiałów dydaktycznych. Wiele firm aktywnie wspiera rozwój młodych umysłów, udostępniając za darmo przeróżne narzędzia – jest to dla nich opłacalne, ponieważ technologia stale się rozwija i rośnie zapotrzebowanie na wykształconych inżynierów. To bardzo cenne kwalifikacje, jednak nie całkowicie niezastąpione. Osoby, które nie mają możliwości uczęszczania na studia, mogą skorzystać z wiedzy zawartej w innych źródłach – w Internecie czy w literaturze specjalistycznej.
Dobrze jest rozwijać w sobie umiejętność filtrowania informacji tak, aby korzystać jedynie z tych w pełni wartościowych i aktualnych. Warto znaleźć obszerne źródło wiarygodnej i przystępnej wiedzy – może to być na przykład portal internetowy prowadzony przez kompetentne osoby. Znakomitym przykładem jest strona Forbot.pl i jej blog. Można tam znaleźć szerokie spektrum materiałów edukacyjnych przeznaczonych dla osób znajdujących się na różnych etapach nauki robotyki i elektroniki. Nauczysz się tam podstaw elektroniki, elektroniki cyfrowej i programowania, będziesz mógł ćwiczyć lutowanie oraz wykonywać ciekawe projekty, których działanie i proces tworzenia zostały szczegółowo wyjaśnione. Wszystkie kursy tworzone są tak, aby były dopasowane do poziomu wiedzy docelowego odbiorcy – oznacza to, że osoby, które nie posiadają jeszcze wiedzy w danej tematyce, bez problemu sobie poradzą. Na stronie znajduje się również wiele materiałów dla osób z większym doświadczeniem, a nawet dla profesjonalistów. Do każdego kursu przygotowany jest zestaw ćwiczeń do wykonania, dzięki któremu nabyta wiedza może zostać potwierdzona praktyką – takie podejście pomaga znacznie lepiej zrozumieć teorię. Do każdego z kursów z łatwością można znaleźć specjalnie skompletowane zestawy narzędzi, które zawierają wszystko, co potrzebne, by wykonać wszystkie zadania w danym dziale. Można je znaleźć na stronie sklepu Botland, który od lat współpracuje ze stroną Forbot.
Wiele osób jest przyzwyczajonych do nauki ze źródeł, które dostępne są fizycznie – w postaci książek lub czasopism. Wszystkie kursy z Forbota oraz wiele przydatnych książek z dziedzin informatyki, elektroniki, automatyki i robotyki można znaleźć na stronie sklepu Botland.
Dziś początkujący elektronik ma znacząco ułatwioną sytuację, ponieważ chcąc wykonać swój pierwszy działający układ nie musi od razu uczyć się lutowania. Dostępne są specjalne płytki uniwersalne, które umożliwiają łączenie elementów elektronicznych i tworzenie nawet bardzo skomplikowanych układów. Jeżeli jesteś początkujący to warto, abyś do swojego zestawu narzędzi dołączył również taki produkt. Jest on przydatny również dla w pełni doświadczonych i pracujących w zawodzie robotyków. Przed wykonaniem ostatecznego projektu często warto skontrolować, czy plan układu elektronicznego rzeczywiście będzie działał. W tym celu doskonale sprawdza się wykonanie prototypu układu z wykorzystaniem wspomnianej płytki stykowej, specjalnych przewodów połączeniowych, miernika oraz wszystkich koniecznych elementów elektronicznych. W specjalistycznych sklepach można znaleźć zestawy dla początkujących, w których poza samą płytką znajdują się podstawowe i najczęściej wykorzystywane akcesoria (które znajdą zastosowanie również u profesjonalistów).
W pewnym momencie osoba początkująca musi pójść krok dalej i nauczyć się lutowania elementów elektronicznych. Układy wykonane na płytce stykowej dobrze sprawdzają się do nauki i prototypowania, jednak nie stanowią dobrej podstawy do wykonania prawdziwego urządzenia. Przewody łatwo można wyrwać, połączenia są mniej trwałe niż lut z wykorzystaniem cyny, a całość zajmuje dużo miejsca. Lutowania można nauczyć się na przykład przy okazji zajęć laboratoryjnych na studiach, od doświadczonego znajomego, z książki lub z wykorzystaniem internetu (na przykład z kursu na stronie Forbot). Aby zacząć, trzeba mieć odpowiedni sprzęt – jeżeli na razie nie chcesz wydawać większych sum pieniędzy, nie ma takiej potrzeby.
W specjalistycznych sklepach można znaleźć zarówno profesjonalne urządzenia, jak i mniej rozbudowane wersje, które również umożliwią lutowanie. Często można trafić na całe zestawy narzędzi do lutowania zawierające nie tylko lutownice, ale też odsysacze do cyny, plecionki, pęsety, topniki, specjalne gąbki, cynę, obcinaki i ściągacze izolacji do lutowanych przewodów. Warto szukać tego typu okazji – sprzedawcy często wychodzą naprzeciw potrzebom klientów, kompletując zestawy najczęściej kupowanych akcesoriów i oferując je w okazyjnych cenach. Dzięki temu nie będziesz musiał szukać każdego elementu osobno i zaoszczędzisz pieniądze. Jeżeli masz już jakieś doświadczenie w lutowaniu, to na pewno znasz trudności, które można napotkać podczas rozlutowywania układów. Rozwiązaniem takich problemów jest kupno trochę lepszej niż podstawowa wersja lutownicy ze stacją i dodatkową opcją Hot Air. Zestaw tych dwóch funkcji pozwala zawsze odpowiednio dopasować poziom temperatury do stopu lutu, który ma zostać rozpuszczony. Dotyczy to zarówno sytuacji w trakcie rozlutowywania, jak i lutowania.
Komputer
Sprawny komputer to niezbędnik każdego robotyka. Większość obecnie produkowanych urządzeń korzysta z mikrokontrolerów, które wymagają zaprogramowania. Właśnie dlatego umiejętność programowania jest tak ważna u każdego robotyka. Dzięki niej urządzenia są w stanie “ożyć” i działać tak, jak zostanie to zapisane w kodzie źródłowym. Komputer można wykorzystywać zarówno do wyszukiwania wiedzy, jak i na przykład do zaprogramowania mikrokontrolera przy pomocy odpowiedniego programatora i środowiska programistycznego. Sklepy specjalizujące się w sprzedaży specjalistycznego sprzętu dla elektroników i robotyków często oferują wszelkie potrzebne narzędzia do programowania.
Pomiary (miernik uniwersalny - multimetr)
Miernik uniwersalny (inaczej multimetr) to narzędzie niezbędne dla każdego elektryka, elektronika, a więc i robotyka. To urządzenie, które jest przeznaczone przede wszystkim do wykonywania pomiarów napięć, natężenia prądu oraz rezystancji. Jest niezbędne podczas realizacji praktycznie każdego projektu wykorzystującego elektronikę. Na podstawie otrzymanych danych użytkownik jest w stanie skontrolować, czy wartości prądowe otrzymane na wyjściu układu są odpowiednie dla urządzenia, które ma zostać do niego podłączone. Miernik to urządzenie, które może stanowić również dużą pomoc podczas rozpoznawania powodu usterki w niedziałającym sprzęcie. Lepiej wyposażone modele multimetrów są w stanie wykonywać pomiary pojemności, indukcyjności oraz częstotliwości. Takie urządzenie można kupić w cenie nawet 15 złotych, choć dostępne są również modele za ponad 1800 zł. Ostateczna cena zależna jest od oferowanych przez sprzęt możliwości, trwałości urządzenia i certyfikatów, jakie posiada.
Minikomputer - na przykład Raspberry Pi
Raspberry Pi to minikomputer, który powstał z myślą o młodych ludziach chcących rozwijać swoje zdolności programistyczne. Najnowszy model tego urządzenia (Raspberry Pi IV) wyposażony jest w sprzęt zapewniający znacznie większe możliwości obliczeniowe w stosunku do wielu używanych dzisiaj komputerów. Tego rodzaju platforma stanowi doskonałą podstawę do zbudowania praktycznie nieskończonej ilości rodzajów inteligentnych urządzeń elektronicznych. Dzięki przyjaznemu interfejsowi oraz dużej ilości zawartych w urządzeniu elementów i rodzajów złącz – Raspberry Pi jest bardzo uniwersalne. Może na przykład pełnić rolę pełnoprawnego komputera z systemem operacyjnym Windows lub Linux, znakomicie sprawdzi się jako główna jednostka sterująca systemem inteligentnego budynku lub jako element logiczny w kroczącym robocie społecznym. Urządzenie jest wielkości karty kredytowej, może obsługiwać nawet 8 GB RAMu, posiada wbudowane interfejsy Bluetooth, WiFi, ma 40 złącz GPIO, 4 porty USB, Gigabit Ethernet, dwa gniazda microHDMI, DSI (do wyświetlaczy), CSI (do kamer), slot na kartę pamięci, a komunikacja odbywa się przez interfejsy UART, SPI, I2C, GPIO. Całość obsługiwana jest przez 64-bitowy, czterordzeniowy procesor Broadcom o częstotliwości taktowania 1,5 GHz. Takie narzędzie jest w stanie bardzo ułatwić pracę każdemu robotykowi.
Zestawy narzędzi
Narzędzia precyzyjne
Bardzo przydatne zarówno dla elektronika, jak i robotyka są zestawy narzędzi precyzyjnych. Większość obecnie produkowanych urządzeń, które dają możliwość otwarcia obudowy, wykorzystuje bardzo małe śrubki do zabezpieczenia przed przypadkowym otwarciem, aby możliwie ograniczyć zajmowaną powierzchnię oraz wagę całego urządzenia. W celu ich odkręcania lub przykręcania należy użyć niewielkich wkrętaków – bywa, że potrzebne są do tego celu różnego rodzaju końcówki. Najczęściej wykorzystywane są wkrętaki z końcówkami torx lub krzyżakowe, jednak posiadanie innych narzędzi precyzyjnych przeznaczonych do elektroniki może bardzo przyspieszyć i ułatwić wykonywaną pracę. Przykładowy zestaw ze sklepu specjalistycznego może być warty około 60 złotych.
Miniwiertarka
Miniwiertarka to niezbędny element wyposażenia każdego, kto ma zamiar samodzielnie tworzyć swoje płytki drukowane. Elektronika to nieodłączny element każdego urządzenia robotycznego. Minimalizacja każdego z komponentów to jeden z czynników przyczyniających się do powstawania coraz bardziej zaawansowanych urządzeń. Tworzenie dwustronnych płytek ze ścieżkami drukowanymi znacząco ogranicza ilość miejsca potrzebnego dla tej części. Do wytworzenia takiej płytki najczęściej konieczne jest użycie precyzyjnego narzędzia, dzięki któremu elektronik będzie mógł przeprowadzić ścieżki z jednej na drugą stronę płytki. Miniwiertarka to znakomity przykład urządzenia, które umożliwia wykonanie precyzyjnego otworu w laminacie. Sprawdza się również do płytek, w których konieczne jest umieszczenie na przykład nóżek elementów wykonanych w technologii THT (na przykład rezystory przewlekane). Bardzo często miniwiertarki używane są także do wykonywania otworów konstrukcyjnych lub montażowych – na przykład aby przymocować płytkę do obudowy za pomocą śrubki i nakrętki. Sugerowana minimalna prędkość obrotów miniwiertarki, która ma wiercić w laminacie, to około 10 000 obrotów na minutę. Wcześniej warto zwrócić uwagę na to, do jakich materiałów będziesz miał zamiar ją wykorzystywać – przykładowo plastik wymaga urządzenia generującego mniejszą ilość obrotów (w innym przypadku zacznie się topić). Warto zakupić sprzęt, który umożliwia regulację częstotliwości obrotów. Innym sposobem na uzyskanie kontroli nad prędkością wiertła jest zakup i stosowanie zasilacza umożliwiającego płynną zmianę generowanego napięcia. W pełni sprawną miniwiertarkę można zakupić nawet za około 30 złotych. Klient decydujący się przeznaczyć na zakup kwotę ponad stu złotych może łatwo znaleźć modele z większą liczbą funkcji oraz z dużym zasobem dołączonych akcesoriów, takich jak wiertła różnych rozmiarów czy narzędzia do grawerowania lub szlifowania.
Inne zestawy narzędzi
Robotyk to osoba, która musi sprawić, że urządzenie “ożyje”, ale również zająć się mechaniką i silną konstrukcją urządzenia. Aby móc o to zadbać potrzebuje odpowiednich narzędzi. Jeżeli zamierzasz zostać robotykiem lub już nim jesteś, warto, abyś poza narzędziami precyzyjnymi posiadał także zestaw narzędzi rozmiarów zbliżonych do standardowych. Również są one dostępne w sklepach przeznaczonych dla elektroników i robotyków. Łatwo znajdziesz w nich komplety składające się z wielu rozmiarów wkrętaków krzyżakowych oraz płaskich, kluczy imbusowych i francuskich. Szczególnie okazyjne ceny zestawów oferuje firma YATO. Oprócz zwykłych narzędzi przydatne będą także zaciskarki i ściągacze do przewodów, taśma izolacyjna (zabezpieczająca wiele niebezpiecznych elementów pod napięciem), szczypce, pęsety oraz organizery, które pozwolą zachować porządek wśród narzędzi.
