Ehitage väga väike robot: tehke haaratsiga maailma väikseim ratastega robot: 9 sammu (piltidega)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2024-01-30 08:51

Ehitage 1/20 kuuptolline robot haaratsiga, mis suudab väikseid esemeid üles võtta ja liigutada. Seda juhib Picaxe mikrokontroller. Praegusel hetkel usun, et see võib olla maailma väikseim haaratsiga ratastega robot. See muutub kahtlemata homme või järgmisel nädalal, kui keegi ehitab midagi väiksemat.

Tõeliselt väikeste robotite ehitamise peamine probleem on isegi kõige väiksemate mootorite ja akude suhteliselt suur suurus. Nad võtavad suurema osa mikroroboti mahust. Ma katsetan viise, kuidas lõpuks robotid tõeliselt mikroskoopilised teha. Vahepealse sammuna tegin selles juhendis kirjeldatud kolm pisikest robotit ja kontrollerit juhendatavaks. Usun, et muudatustega saab neid kontseptsioonirobotite tõendeid vähendada mikroskoopiliseks. Pärast aastatepikkust väikeste robotite ehitamist (vt siit: https://www.instructables.com/id/Building-Small-Robots-Making-One-Cubic-Inch-Micro/) otsustasin, et ainus viis väikseimate robotite valmistamiseks võimalik, pidi mootorid, akud ja isegi Picaxe mikrokontroller olema väljaspool robotit. pildil 1 on näidatud R-20 1/20 kuuptolline robot peenrahaga. pildil 1b ja 1c on näidatud väikseim ratastega robot, kes tõstab ja hoiab käes 8 -kontaktilist IC -d. Etapis 3 ON VIDEO, mis näitab, kuidas robot võtab 8 -kontaktilise IC üles ja liigutab seda. Ja veel üks video punktis 5, mis näitab robotit peenraha sisse lülitamas.

Samm: tööriistad ja materjalid

18x Picaxe mikrokontroller firmalt Sparkfun: https://www.sparkfun.com/ Mikro seeria servokontroller saadaval Polulust: https://www.pololu.com/2 suure pöördemomendiga servod Polulu2 standardsetelt servodelt Polulu.oo5 "paksust vasest, messingist või fosforpronksist lehtmetall Micromark2- 1/8 "x 1/16" neodüümmagnetitest1-1 "x1" x1 "neodüümmagnet. Magnetid on saadaval aadressil: https://www.amazingmagnets.com/index.asp Micromarki messingtoru teleskooptoru: https://www.micromark.com/ WalmartGlassi messingist tihvtid Walmart1/10 -tollise klaaskiudplaadi materjalist Electronic Goldmine: https://www.goldmine-elec-products.com/clear viie minuti epoksiid Sorteeritud mutrid ja poldid TOOLSneedletin snipssoldering irondrillmetal filessmall nõela nina tangidPildil 2 on kasutatud Picaxe moodul. Pilt 2b näitab Picaxe mooduli tagakülge.

Samm: ehitage 1/20 kuuptolline robot

At 40 "x.50" x.46 "on Magbot R-20 roboti maht veidi väiksem kui 1/20 kuuptollist. See on valmistatud 3 mittemagnetilisest lehtmetallist karpkonstruktsiooni voltimisega. Väikseim sisemine karp on joodetud haaratsi vasakule sõrmele. kaks väikest magnetit on epokseeritud vertikaalsele võllile, mis paindub vabalt pöörleva haaratsi parema sõrme moodustamiseks. Neid kahte magnetit juhib väline pöörlev ja pöörlev magnet väljale, mis annab robotile kogu jõu. Kasutasin karbikonstruktsioonide jaoks 0,005 -tollist paksust fosforpronksplekki, kuna seda saab joodetud ja kergesti oksüdeerida või tuhmuda. Võib kasutada ka vaske või messingit. Algselt kasutasin pöörlevate traatvõllide lehtmetallist laagriaukude puurimiseks väikesi puurvardaid. Pärast mõnda neist puuripressis purustamist lõin lihtsalt suure nõela ja haamriga lehtmetalli auke. See loob koonuse kujuga augu, mille saab seejärel tasaseks viilida. Avad ei pea olema täpse suurusega ega isegi ideaalselt paigutatud. Sellises väikeses mastaabis on hõõrdejõud minutilised ja kui vaatate pilte tähelepanelikult, näete, et võllide ja haaratsite sõrmede jaoks kasutasin pikki.1 "standardseid pikki otsikuid, mis on ruudukujulised. Samuti võib kasutada vasktraati. Klaashelmestest rattad paigaldati messingist tihvtidele, mis olid epokseeritud roboti põhja külge. Oluline on kasutada ehitamiseks mittemagnetilisi materjale, vastasel juhul võib see kahjustada roboti võimsust ja juhtimist.

3. samm: magnetiline magnetmootor

Robotil on neli vabadusastet. See võib liikuda edasi ja tagasi, pöörata vasakule või paremale, liigutada haaratsit üles ja alla ning avada ja sulgeda haarats. Pilt 4- paigutasin ümber neli pardamootorit, mis tavaliselt selle tegemiseks kuluks, lihtsalt magnetit horisontaalselt peatades kaheteljelisel kardaanil. Kaks 1/8 "x1/8" x1/16 "magnetit on epokseeritud vertikaalsele traatvõllile, mis on painutatud, et moodustada haaratsi üks sõrm. Kaks magnetit on vooderdatud, et toimida ühe magnetina ja luua ühe magnetiga mootor. See on paigaldatud väikseimasse kasti, mille teine haaratsi sõrm on selle külge joodetud. Haaratsikarp on kinnitatud kardaani teisele horisontaalteljele koos 000 messingkruvi ja mutriga. Kasutasin kruvi, et saaksin selle hõlpsalt lahti võtta reguleerimiseks. CNC tüüpi masinale on paigaldatud väline magnetväli, mis võib magnetvälja libistada mööda x- ja y -telge ning pöörata seda horisontaalselt ja vertikaalselt. Seda oleks saanud teha elektromagnetiga, kuid otsustasin kasutada ühte kuuptolline neodüüm-püsimagnet, sest see on lihtsaim ja kiireim viis väikese magnetvälja loomiseks väikeses mahus. Pilt 4c- Niisiis, väikese roboti magneti põhjaots on suunatud magneti suurema välise lõunapoolse otsa poole selle all järgib robotmagnet üsna täpselt moto välise magnetvälja ns. Lühikese video kohta, kuidas robot 8 -pin IC -d üles võtab, vaadake siit: https://www.youtube.com/embed/uFh9SrXJ1EA Või klõpsake alloleval videol.

Samm: CNC tüüpi robotikontroller

Joonis 5 näitab CNC tüüpi robotkontrollerit. Neli servot pakuvad liigutusi ühe kuuptollisele neodüümmagnetile, millele järgneb roboti külge kinnitatud magnet. X- ja Y -telje jaoks tõmbab klaasplastist platvormi suure pöördemomendiga servo koos rihmaratta ja püügijuhiga. Vedru on liikumise vastu. Platvorm toetub kahele teleskoopiga messingist torule, mis toimivad lineaarse juhikuna. Plastist lõikelauast valmistatud plastikust laagrid, mis asuvad lineaarsete juhikute mõlemal küljel, hoiavad platvormi tasemel. Sellel robotikontrolleril on piiratud vahemik paar kuupmeetrit. See peaks lõpuks osutuma enam kui piisavaks tõeliselt mikroskoopiliste robotite juhtimiseks, mis võivad vajada vaid mõne kuupsentimeetri ulatust.

Samm: magnetiline robotiahel

Robotkontroller koosneb Picaxe mikrokontrollerist, mis on programmeeritud robotile liigutuste jada esitamiseks. Ma leian, et Picaxe on kõige lihtsam ja kiirem ühendatav ja programmeeritav mikrokontroller. Kuigi see on aeglasem kui tavaline Pic Micro või Arduino, on see enamiku eksperimentaalrobotite jaoks enam kui piisavalt kiire. Teiste Picaxe projektide kohta vaata siit: https://www.inklesspress.com/picaxe_projects.htmJa siit: https://www.instructables.com/id/Building-Small-Robots-Making-One-Cubic-Inch-Micro/ Picaxe juhib robotit, saates järjestikku käske Polulu mikroseeriate servokontrollerile. Polulu kontroller on väga väike ja mahutab pidevalt kuni 8 servot olenemata sellest, millises asendis need on. Picaxe'i lihtsad käsud võimaldavad teil hõlpsasti juhtida servode asukohta, kiirust ja suunda. Soovitan seda kontrollerit väga igasuguste servopõhiste robotite jaoks. Skeem näitab, kuidas neli servot on ühendatud. Servo 0 ja 1 juhivad 1 -tollist magnetit mööda X- ja Y -telge. Servo 2 on pidev pöörlev servo, mis suudab magnetit pöörata rohkem kui 360 kraadi. Servo 3 kallutab magnetit kergelt ette ja taha, et haarats alla ja üles tõsta. lühike video robotist peenraha sisse lülitamast, vaadake siit: https://www.youtube.com/embed/wwT0wW-srYgVõi klõpsake alloleval videol:

6. samm: tarkvara Robot Controller

Siin on Picaxe mikrokontrolleri tarkvaraprogramm. See saadab eelprogrammeeritud järjestused Polulu servokontrollerile, mis liigutab magnetit 3D-ruumis, et robotit juhtida. Väikeste muudatustega saab seda kasutada ka põhitempli kahe programmeerimiseks. Picaxe programmeerimiseks pidasin vajalikuks eraldada pin 3 (jadaväljund) servokontrollerist. Vastasel juhul ei laadita programmi arvutist alla. Samuti leidsin, et ahelate sisselülitamisel on vaja tihvt kolm lahti ühendada servokontrollerist, et vältida servokontrolleri lukustumist. Siis, umbes sekundi pärast, ühendasin uuesti tihvti 3. "Programm R-20 magrobotide ülesvõtmise jada jaoks, kasutades polulu servokontrollerit, kõrge 3" jadaväljundiga pinpause 7000 "on seatud 0 positsioonierout 3, t2400, ($ 80, $ 01, $ 04, 1, 35, 127) "positsioon s1 13-24-35 kellakeeramise väljund 3, t2400, ($ 80, $ 01, $ 04, 0, 35, 127)" s0 c-clockpause, $ 04, 3, 23, 127) "positsioon midpause 1000" liigub edasi pikk servo1serout 3, t2400, ($ 80, $ 01, $ 04, 1, 21, 127) "positsioon päripäeva paus 1500" haare allapoole, 3, t2400, ($ 80, $ 01, $ 04, 3, 26, 127) "positsiooni allalaskmine 2000" sulgemishaarats 3, t2400, ($ 80, $ 01, $ 04, 2, 25, 1) "aeglase kiirusega kellpaus 50serout 3, t2400, ($ 80, $ 01, $ 00, 2, 0, 127) stopp -servo 2 pöörleminepaus 700 'edasi liikumine shortserout 3, t2400, ($ 80, $ 01, $ 04, 1, 13, 127) "position clockpause 1000" grip upserout 3, t2400, ($ 80, $ 01, $ 04, 3, 23, 127) 'positsiooni keskpunkt paus 700' pööre paremale 90serout 3, t2400, ($ 80, $ 01, $ 04, 2, 25, 1) 'aeglase kiirusega kellaaeg 470serout 3, t2400, ($ 80, $ 01, $ 00, 2, 0, 127) "stopp -servo 2 pöörlemine paus 1000" ettepoole suunatud väljamineja 3, t2400, ($ 80, $ 01, $ 04, 0, 13, 12) "positsioon s0 paus 1500" käepide downserout 3, t2400, ($ 80, $ 01, $ 04, 3, 25, 12) "positsioon midpause 2000" sulgege haardeots 3, t2400, ($ 80, $ 01, $ 04, 2, 25, 1) "aeglane kiirus c-päripäeva paus 50serout 3, t2400, ($ 80, $ 01, $ 00, 2, 0, 127) "stop servo 2 rotatsioon pause 400" backupserout 3, t2400, ($ 80, $ 01, $ 04, 0, 35, 127) 'positsioon s0 c-clockpause 700' grip upserout 3, t2400, ($ 80, $ 01, $ 04, 3, 22, 12) 'positsioon midpause 1000pause 6000' seatud 0 positsioonileerout 3, t2400, ($ 80, $ 01, $ 04, 1, 35, 127) 'positsioon s1 13- 24-35 c-clockserout 3, t2400, ($ 80, $ 01, $ 04, 0, 35, 127) positsioon s0 c-clockloop: goto loop

Samm: andurite lisamine

Sellel robotil pole andureid. Väikeste esemete robotmanipulaatorina tõeliselt kasulikuks osutumiseks oleks eeliseks omada tagasisidet mikrokontrollerile erinevatest reaalmaailma anduritest. Toiteallika pardale panemise vältimiseks võiks kasutada valgusandureid. Laseri- või infrapunavalgust saab suunata roboti ülaossa ning mehaanilisi helkureid või blokeerijaid saab ühendada puutetundlike andurite, rõhuandurite või temperatuurianduritega ning fotoelementide või videokaamera poolt loetava muutuva peegelduvusega. Teine võimalus on kasutada RFID -tehnoloogiat edastab impulsi, mis sunnib roboti elektroonikat tagasi pöörduma identifitseerimisnumbri, bittide jada, mis kujutab puudutuste või muude andurite variatsioone, asemel.

8. samm: muud magnetiliselt töötavad robotid

Erinevat tüüpi magnetväljadega juhitavad robotid pole midagi uut. Mõned neist on mikroskoopilised ja mõned suuremad, nii et neid saab meditsiiniliselt inimkehasse paigutada. Mõned kasutavad arvutiga juhitavaid elektromagneteid ja mõned teisaldatavaid püsimagneteid. Siin on mõned lingid parimate ja väikseimate eksperimentaalsete magnetrobotite kallal, millega teadlased tegelevad. Lendav magnetrobot penniga. Kuigi see tegelikult ei lenda, hõljub see arvutiga juhitavas magnetväljas, sarnaselt mänguasjadega, mis peatavad väike maakera. Sellel on ka haarats, mis laseriga kuumutamisel paisub ja seejärel jahtudes haarab. Kahjuks on robotid, mille magnetilised põhja- ja lõunaotsad on vertikaalsed, nii et pole võimalik pöörlevat spinni juhtida, et haaratsit täpselt suunata. See on veidi suurem kui minu tehtud väikseim robot, mis on näidatud 9. etapis. -76.htmlUjumismagnetrobot Tõeliselt mikroskoopiline robot, mis on spiraal, mille ühes otsas on magnet. Välise pöörleva ja pöörleva magnetväljaga saab seda suunata mis tahes suunas ja ujuda vee all. spect.ieee.org/aug08/6469Meditsiinilised robotid.https://www.medindia.net/news/view_news_main.asp? x = 5464Magnetiliselt juhitav kaamera.https://www.upi.com/Science_News/2008/06/05 /Controlled_pill_camera_is_created/UPI-60051212691495/Siin on mõned mikroskoopilised magnetiliselt juhitavad haaratsid, mida saab keemiliselt või kuumaktiivselt aktiveerida. Https://www.sciencedaily.com/releases/200901-01-0914210651.htm Kahjuks ei saa neid mikrohaaratseid vabastada haarama. Seega sarnanevad nad pigem mikroskoopilise karulõksuga kui täielikult toimiva haaratsiga. /13010901.aspic 10 näitab magneteid R-19, R-20 ja R-21, kolme robotit, mille ma nende katsete jaoks tegin. Väikseim muudeti väiksemaks, eemaldades ühe pöörde ja rattad. Traadisaba hoiab selle tagurpidi ümbermineku eest.

9. samm: ehitage isegi väiksemaid roboteid

Pildil 11 on näidatud Magbot R-21, väikseim magnetilise toitega robot, millel on siiani funktsionaalne haarats. 0,22 "x 20" x 25 "on see umbes 1/100 kuuptollist. Kui rattad ja üks pöördepunkt (kardaan) ära jätta, on robot palju väiksem kui ratastega versioon. See libiseb metallil raam ei ole nii sujuv kui ratastega. Traadisaba võimaldab robotil haaramise tõstmiseks tagasi kalduda. Sellist konfiguratsiooni saab kasutada mikroskoopilise suurusega roboti loomiseks. Siinkohal on probleemiks kas tavapärase IC kasutamine tehnoloogia õhukese kilega mehaaniliste struktuuride loomiseks või mõne muu alternatiivi leidmiseks mikroskoopiliste struktuuride loomiseks. Töötan selle kallal. Need väikesed robotid on üks lihtsamaid viise, kuidas väikeses ruumis palju liikuda. Neid on palju pardal olevate magnetite ja väliste magnetväljade muud võimalikud konfiguratsioonid, mis võivad tekitada väga huvitavaid roboteid. Näiteks kui robotil kasutatakse rohkem kui kolme või enamat pöörlevat või pöörlevat magnetit, võib see kaasa tuua suurema vabadusastme ja haaratsi täpsema manipuleerimise.

Tasku suurusega võistluse esimene auhind