Nagyon kicsi robot készítése: Készítse el a világ legkisebb kerekes robotját fogóval: 9 lépés (képekkel)

2024 Szerző: John Day | [email protected]. Utoljára módosítva: 2024-01-30 09:44

Építsen egy 1/20 köbcentis robotot egy fogóval, amely képes felvenni és mozgatni a kis tárgyakat. Picaxe mikrokontroller vezérli. Ezen a ponton úgy gondolom, hogy ez lehet a világ legkisebb kerekes robotja megfogóval. Ez kétségkívül megváltozik holnap vagy a jövő héten, amikor valaki valami kisebbet épít.

Az igazán kis robotok építésének fő problémája a legkisebb motorok és akkumulátorok viszonylag nagy mérete. Elfoglalják a mikrorobot térfogatának nagy részét. Kísérletezem a módszerekkel, hogy végül valóban mikroszkopikus robotokat készítsek. Közbenső lépésként az itt leírt három apró robotot és a vezérlőt tettem oktathatóvá. Úgy gondolom, hogy módosításokkal, a koncepciórobotok ezen bizonyítékaival mikroszkopikus méretre lehetne kicsinyíteni. Több éves kis robotok építése után (lásd itt: https://www.instructables.com/id/Building-Small-Robots-Making-One-Cubic-Inch-Micro/), úgy döntöttem, hogy az egyetlen módja a legkisebb robotok elkészítésének. lehetséges volt, hogy a motorok, az akkumulátorok és még a Picaxe mikrokontroller is a roboton kívül legyen. Az 1. képen az R-20 egy 1/20 köbhüvelykes robot látható egy filléren. Az 1b. és 1c. ábra a legkisebb kerekes robotot mutatja, amely 8 tűs IC -t emel és tart. A 3. lépésben van egy videó, amely azt mutatja, hogy a robot felvesz egy 8 tűs IC -t és mozgatja. És egy másik videó az 5. lépésben, amely azt mutatja, hogy a robot egy fillért kapcsol be.

1. lépés: Eszközök és anyagok

18x Picaxe mikrovezérlő a Sparkfun -tól: https://www.sparkfun.com/ Mikro soros szervovezérlő a Polulu -tól: https://www.pololu.com/2 nagy nyomatékú szervók a Polulu2 szabványos szervóitól a Polulu.oo5 "vastag rézből, sárgaréz vagy foszfor-bronz lemezlemez a Micromark2- 1/8 "x 1/16" neodímium mágnesekből 1-1 "x1" x1 "neodímium mágnesből. Mágnesek a következő címen érhetők el: https://www.amazingmagnets.com/index.aspTeleszkópos sárgaréz csövek a Micromarktól: https://www.micromark.com/ WalmartGlass gyöngyök sárgaréz csapjai a Walmart1/10 "-os üvegszálas áramköri lap anyaga az Electronic Goldmine -tól: https://www.goldmine-elec-products.com/clear 5 perces epoxi Különféle anyák és csavarok ESZKÖZÖK Needletin snippssoldering irondrillmetal filessmall tű orrfogó A 2. kép a használt Picaxe modult mutatja. A 2b. ábra a Picaxe modul hátulját mutatja.

2. lépés: Készítsen 1/20 köbméter robotot

.40 "x.50" x.46 "-on a Magbot R-20 robot térfogata valamivel kevesebb, mint 1/20 köbhüvelyk. Három doboz szerkezet összehajtásával készül, nem mágneses fémlemezből. A legkisebb belső A doboz a fogó bal ujjához van forrasztva. Két kis mágnest epoxizálnak a függőleges tengelyre, amely hajlik, hogy a fogó jobb ujját képezze, amely szabadon forog. Ezt a két mágnest szabályozza egy külső mozgó forgó és forgó mágnes mező, amely minden energiát biztosít a robotnak. 0,005 "vastag foszfor -bronz fémlemezeket használtam a dobozszerkezetekhez, mert forrasztható, és könnyen oxidálódik vagy romlik. Réz vagy sárgaréz is használható. Eredetileg kis fúrószárral fúrtam a forgó dróttengelyek fémlemezének csapágyfuratait. Miután néhányat fúrógépben eltörtem, végül csak lyukat ütöttem egy nagy tűvel és kalapáccsal a fémlemezbe. Ez kúp alakú lyukat hoz létre, amelyet ezután laposan lehet reszelni. A lyukaknak nem kell pontos méretűnek vagy tökéletesen elhelyezettnek lenniük. Ennél a méretaránynál a súrlódási erők percek, és ha alaposan megnézzük a képeket, látni fogjuk, hogy hosszú, 1 "-os, hosszú, négyzet alakú fejrészeket használtam a tengelyekhez és a fogóujjakhoz. Rézhuzal is használható. Az üveggyöngy -kerekeket sárgaréz csapokra szerelték fel, amelyek a robot aljára vannak epoxálva. Fontos, hogy nem mágneses anyagokat használjunk az építéshez, különben a robot teljesítménye és vezérlése káros lesz.

3. lépés: Mágneses robotmotor

A robotnak négy szabadsági foka van. Előre és hátra is foroghat, balra vagy jobbra forgatható, a fogót felfelé és lefelé mozgathatja, és kinyithatja és bezárhatja a fogót. 4. kéttengelyes kardántengelyen. Két 1/8 "x1/8" x1/16 "mágnest epoxizálnak egy függőleges huzal tengelyre, amely hajlítva a fogó egy ujját képezi. A két mágnes egy vonalban helyezkedik el, hogy egy mágnesként működjenek, és egyetlen mágneses motort hozzanak létre. Ez a legkisebb dobozba van szerelve, amelyhez a másik fogóujja van forrasztva. A fogó doboz a kardán kardán második vízszintes tengelyére van szerelve egy 000 sárgaréz csavarral és anyával. A csavart használtam, így könnyen szétszedhetem beállításokhoz. Külső mágneses mező van felszerelve egy CNC típusú gépre, amely elcsúsztathatja a mágneses táblát az x és y tengely mentén, és vízszintesen és függőlegesen elforgathatja. Elektromos mágnessel is megtehették volna, de úgy döntöttem, hogy egyet használok köbhüvelykes neodímium állandó mágnes, mert ez a legegyszerűbb és leggyorsabb módja egy nagy mágneses mező létrehozásának kis térfogatban. 4c. kép- Tehát a robot apró mágnesének északi vége a mágnes nagyobb külső déli vége felé néz alatta a robotmágnes meglehetősen szorosan követi a motiot A külső mágneses mező ns -je. Egy rövid videót arról, hogy a robot felveszi a 8 tűs IC -t, itt találja: https://www.youtube.com/embed/uFh9SrXJ1EA Vagy kattintson az alábbi videóra.

4. lépés: CNC típusú robotvezérlő

Az 5. képen a CNC típusú robotvezérlő látható. Négy szervó mozgatja az egy köbcentis neodímium mágnest, amelyet a kardántengelyre szerelt mágnes követ a robotban. Az X és Y tengelyhez nagy nyomatékú szervó, szíjtárcsa és horgászvezető húzza az üvegszálas platformot. Egy rugó ellenzi a mozgást. A platform két teleszkópos sárgaréz csövön nyugszik, amelyek lineáris vezetőként működnek. A műanyag vágólapról készült műanyag csapágyak a lineáris vezetők két oldalán tartják a platform szintjét. Ennek a robotvezérlőnek a hatótávolsága néhány köbcentiméter. Ennek végül több mint elegendőnek kell lennie a valóban mikroszkopikus robotok irányításához, amelyek csak néhány köbcentiméteres tartományt igényelhetnek.

5. lépés: Mágneses robotáramkör

A robotvezérlő egy Picaxe mikrokontrollerből áll, amely úgy van programozva, hogy mozdulatsorokat biztosítson a robotnak. Szerintem a Picaxe a legegyszerűbben és leggyorsabban csatlakoztatható és programozható mikrokontroller. Bár lassabb, mint egy hagyományos Pic Micro vagy Arduino, több mint elég gyors a legtöbb kísérleti robot számára. Más Picaxe projektekről lásd: https://www.inklesspress.com/picaxe_projects.htmÉs itt: https://www.instructables.com/id/Building-Small-Robots-Making-One-Cubic-Inch-Micro/ A Picaxe úgy vezérli a robotot, hogy sorban küldi a parancsokat egy Polulu mikro soros szervo vezérlőnek. A Polulu vezérlő nagyon kicsi, és akár 8 szervót is képes tartani bármilyen helyzetben. A Picaxe egyszerű parancsai lehetővé teszik a szervók helyzetének, sebességének és irányának egyszerű szabályozását. Nagyon ajánlom ezt a vezérlőt mindenféle szervo alapú robothoz. A vázlat mutatja a négy szervó csatlakoztatását. A 0 -as és 1 -es szervo vezeti az 1 -os mágnest az X és Y tengely mentén. A Servo 2 egy folyamatosan forgó szervó, amely 360 fokban meg tudja forgatni a mágnest. A 3 -as szervó kissé előre és hátra dönti a mágnest, hogy leengedje és felemelje a fogót. egy rövid videó arról, hogy a robot egy fillért bekapcsol, nézze meg itt: https://www.youtube.com/embed/wwT0wW-srYgVagy kattintson az alábbi videóra:

6. lépés: Robotvezérlő szoftver

Itt található a Picaxe mikrovezérlő szoftverprogramja. Előre programozott szekvenciákat küld a Polulu szervovezérlőnek, amely a mágnest 3D térben mozgatja a robot vezérléséhez. Enyhe módosításokkal a Basic Stamp 2 programozására is használható. A Picaxe programozásához szükségesnek találtam a 3 -as érintkező (soros kimenet) leválasztását a szervovezérlőről. Ellenkező esetben a program nem töltődik le a számítógépről. Szükségesnek tartottam azt is, hogy az áramkörök bekapcsolásakor le kell választani a harmadik tüskét a szervo vezérlőről, hogy megakadályozzuk a szervo vezérlő lezárását. Majd körülbelül egy másodperc múlva újra csatlakoztattam a 3. tűt. Program R-20 magrobot pickup szekvenciához egy polulu szervo vezérlő segítségével 35, 127) 's1 pozíció 13-24-35 órajel-ellenállás 3., t2400, ($ 80, $ 01, $ 04, 0, 35, 127)' pozíció s0 c-clockpause 7000 'szintű mágneses 3., t2400, ($ 80, $ 01), $ 04, 3, 23, 127) "pozíció midpause 1000" lépés előre hosszú szervo1serout 3, t2400, ($ 80, $ 01, $ 04, 1, 21, 127) "pozíció az óramutató járásával megegyező irányban szünet 1500" markolat downserout 3, t2400, ($ 80, $ 01, $ 04, 3, 26, 127) "pozíció downpause 2000" bezárás 3, t2400, ($ 80, $ 01, $ 04, 2, 25, 1) "lassú óra óra szünet 50 sorozat 3. t2400, 0, 127) "stop szervo 2 rotatepause 700" előre halad shortserout 3, t2400, ($ 80, $ 01, $ 04, 1, 13, 127) "position clockpause 1000" grip upserout 3, t2400, ($ 80, $ 01, $ 04, 3, 23, 127) "pozíció középpont szünet 700" jobbra kanyarodás 90serout 3, t2400, ($ 80, $ 01, $ 04, 2, 25, 1) "lassú óra 470serout 3, t2400, ($ 80, $ 01, $ 00, 2, 0, 127) "stop servo 2 rotáció pause 1000" forwardersoutout 3, t2400, ($ 80, $ 01, $ 04, 0, 13, 12) "pozíció s0 szünet 1500" markolat downserout 3, t2400, ($ 80, $ 01, $ 04, 3, 25, 12) "pozíció midpause 2000" bezáró markolat 3, t2400, ($ 80, $ 01, $ 04, 2, 25, 1) "lassú fordulat c, t2400, ($ 80, $ 01, $ 00, 2, 0, 127) 'stop servo 2 rotáció szünet 400' backupserout 3, t2400, ($ 80, $ 01, $ 04, 0, 35, 127) 'pozíció s0 c-clockpause 700' markolat upserout 3, t2400, ($ 80, $ 01, $ 04, 3, 22, 12) 'pozíció midpause 1000pause 6000' 0 pozícióra állítva 24-35 c-clockserout 3, t2400, ($ 80, $ 01, $ 04, 0, 35, 127) 'pozíció s0 c-clockloop: goto loop

7. lépés: Érzékelők hozzáadása

Ez a robot nem rendelkezik érzékelőkkel. Ahhoz, hogy valóban hasznos lehessen kis tárgyak robotmanipulátoraként, előnyt jelentene, ha visszacsatolási hurkot kapna a mikrovezérlőhöz a különböző valós szenzoroktól. A tápegység fedélzeti elhelyezésének elkerülése érdekében fényérzékelőket lehet használni. Lézer- vagy infravörös fényt lehet irányítani a robot tetejére, és mechanikus reflektorokat vagy blokkolókat lehet csatlakoztatni érintőérzékelőkhöz, nyomásérzékelőkhöz vagy hőmérséklet -érzékelőkhöz, valamint változó fényvisszaverő képességet, amelyet fotocellák vagy videokamera olvas. Másik lehetőség az RFID technológia használata impulzus továbbítása, amely a robot elektronikáját hajtja vissza az azonosító szám helyett, az érintés vagy más érzékelők eltéréseit jelző bitsorozat helyett.

8. lépés: Más mágnesesen hajtott robotok

A különböző típusú mágneses mezők által vezérelt robotok nem újdonságok. Némelyikük mikroszkopikus, néhány pedig nagyobb, így orvosilag bevethetők az emberi szervezetben. Vannak, akik számítógéppel vezérelt elektromágneseket használnak, mások pedig mozgatható állandó mágneseket. Íme néhány link a legjobb és legkisebb kísérleti mágneses robotok kutatóin, amelyeken dolgoznak. Repülő mágneses robot egy fillérre. Bár valójában nem repül, számítógép által vezérelt mágneses mezőben lebeg, hasonlóan azokhoz a játékokhoz, amelyek felfüggesztik a kis földgolyó a földön. Van egy fogója is, amely lézerrel melegítve kitágul, majd lehűléskor megfog. Sajnos a robotok mágneses északi és déli vége függőleges, így nincs lehetőség a forgó pörgetés szabályozására, hogy pontosan meg lehessen orientálni a fogót. Kicsit nagyobb, mint az általam készített legkisebb robot, amelyet a 9. lépés mutat be. -76.html Úszómágneses robot Valóban mikroszkopikus robot, amely spirál, egyik végén mágnessel. Külső forgatható és forgó mágneses mezővel bármilyen irányba irányítható és úszhat a víz alatt. spektrum.ieee.org/aug08/6469Medikai robotok.https://www.medindia.net/news/view_news_main.asp? x = 5464Mágnesesen vezérelt kamera.https://www.upi.com/Science_News/2008/06/05 /Controlled_pill_camera_is_created/UPI-60051212691495/Íme néhány mikroszkopikus mágnesesen vezérelt markolat, amely kémiai vagy hőaktiválható.https://www.sciencedaily.com/releases/200901-01-0914210651.htm Sajnos ezek a mikrofogók nem engedhetők fel Megragad. Tehát inkább egy mikroszkopikus medvecsapdára hasonlítanak, mint egy teljesen működőképes fogógépre. /13010901.a 10. táblázat az R-19, R-20 és R-21 Magbotokat mutatja be, a három robotot, amelyeket ezekhez a kísérletekhez készítettem. A legkisebbet egy csukló és a kerekek kiküszöbölésével tették kisebbé. A drót farok megakadályozza, hogy felboruljon.

9. lépés: Még kisebb robotok építése

A 11. képen a Magbot R-21 látható, a legkisebb mágneses hajtású robot, funkcionális fogóval, amit eddig készítettem..22 "x.20" x.25 "méretben ez körülbelül 1/100 köbhüvelyk. A kerekek és egy elfordulási pont (kardán) kiküszöbölésével a robot sokkal kisebb, mint a kerekes változat. Csúszik a fémen a keret nem olyan sima, mint a kerekekkel ellátott. A drótfarok lehetővé teszi a robot számára, hogy hátraforduljon, hogy felemelje a fogót. Ilyen konfigurációval mikroszkopikus méretű robotot lehet létrehozni. A probléma ezen a ponton az, hogy vagy hagyományos IC -t használjon technológia vékonyrétegű mechanikus szerkezetek létrehozására, vagy más alternatíva kidolgozása mikroszkopikus szerkezetek létrehozására. Dolgozom rajta. Ezek a kis robotok az egyik legegyszerűbb módja annak, hogy sok mozgást érjünk el kis helyen. a fedélzeti mágnesek és a külső mágneses mezők más lehetséges konfigurációi, amelyek nagyon érdekes robotokat hozhatnak létre. Például, ha több mint három vagy több forgó vagy elforgatható mágnest használnak a roboton, ez nagyobb szabadságfokot és pontosabb manipulációt eredményezhet.

Első díj a zsebméretű versenyen