Mažų robotų kūrimas: vieno kubinio colio „Micro-Sumo“robotų ir mažesnių kūrimas: 5 žingsniai (su nuotraukomis)

2024 Autorius: John Day | [email protected]. Paskutinį kartą keistas: 2024-01-30 10:49

Štai keletas smulkių robotų ir grandinių kūrimo detalių. Ši pamoka taip pat apims keletą pagrindinių patarimų ir metodų, kurie yra naudingi kuriant bet kokio dydžio robotus. Man vienas iš didžiausių elektronikos iššūkių yra pamatyti, koks mažas robotas galiu būti. Gražiausias elektronikos dalykas yra tas, kad komponentai vis mažėja, tampa pigesni ir efektyvesni neįtikėtinai greitu tempu. Įsivaizduokite, jei automobilių technologijos būtų tokios. Deja, mechaninės sistemos šiuo metu nėra pažengusios taip greitai, kaip elektronika. Dėl to kyla vienas iš pagrindinių sunkumų kuriant labai mažus robotus: bandymas tilpti mažoje erdvėje - mechaninė sistema, kuri judina robotą. Mechaninė sistema ir baterijos paprastai užima didžiąją dalį tikrai mažo roboto. 1 paveiksle pavaizduotas ponas Cube R-16, vieno kubinio colio mikro-sumo robotas, galintis reaguoti į aplinką muzikos laidų ūsų pagalba (buferis) jungiklis). Jis gali judėti ir tyrinėti mažos dėžutės perimetrą. Jį galima valdyti nuotoliniu būdu, naudojant universalų televizoriaus infraraudonųjų spindulių nuotolinio valdymo pultą, kuris yra nustatytas „Sony“televizoriui. Jame taip pat gali būti iš anksto užprogramuotas „Picaxe“mikrovaldiklis su reakcijos modeliais. Išsami informacija prasideda nuo 1 veiksmo.

1 žingsnis: vieno kubinio colio roboto komponentai

Ponas kubas R-16 yra šešioliktas mano sukurtas robotas. Tai vieno kubinio colio robotas, kurio matmenys 1 "x1" x1 ". Jis gali savarankiškai programuoti elgseną arba gali būti valdomas nuotoliniu būdu. Tai nėra labai praktiška ar ypač naudinga. Tai tik prototipas Tačiau tai naudinga tuo požiūriu, kad mažo roboto kūrimas leidžia patobulinti robotų ir kitų mažų grandinių miniatiūrizavimo įgūdžius. Mažų robotų ir grandinių kūrimas Turėkite omenyje, kad kuo mažesnis statymas reiškia, kad užtruks dvigubai ilgiau, nei paprastai prireiktų norint sukurti tą pačią grandinę didesnėje erdvėje. Visų rūšių spaustukai reikalingi, kad lituodami ar klijuodami mažus komponentus ir laidus laikytumėte vietoje. Ryški darbinė lemputė ir geros didinamosios ausinės arba Fiksuotas didinamasis stiklas yra būtinas. Smulkusis variklis g mažo apsisukimų greičio varikliai, kurie yra pakankamai maži, nėra taip paprasta. P. Cube naudoja mažus peidžerio variklius, kurie yra pritaikyti santykiui 25: 1. Esant tokiai pavarai, robotas yra greitesnis nei norėčiau ir šiek tiek trūkčioja. Kad tilptų erdvėje, varikliai turėjo būti pasislinkę vienu ratu daugiau į priekį nei kitas. Nepaisant to, jis juda į priekį, atgal ir gerai sukasi. Varikliai buvo prijungti prie perforatoriaus 24 gabaritų viela, kuri buvo lituojama ir po to priklijuota kontaktiniu cementu. Roboto gale 4-40 dydžio nailoninis varžtas buvo įsuktas į skylę, esančią po apatine grandinės plokšte. Ši lygi plastikinė varžto galvutė veikia kaip ratukas, subalansuojantis robotą. Tai galite pamatyti 4 paveikslo apatiniame dešiniajame kampe. Tai suteikia maždaug 1/32 colio rato tarpą roboto apačioje. Norėdami sumontuoti ratus, į variklius sumontuoti 3/16 colių plastikiniai skriemuliai buvo įjungti ir tada verpimo metu jie buvo šlifuojami iki reikiamo skersmens. Tada jie buvo įkišti į skylę metalinėje skalbyklėje, kuri tilpo į nailoninę skalbyklę, ir viskas buvo epoksiduojama kartu. Tada ratas buvo padengtas dviem sluoksniais skystos juostinės gumos, kad būtų užtikrintas sukibimas. Naudojami pavarų varikliai reikalauja gana didelių srovių (90-115ma). Taip gaunamas mažas robotas, kuris pusryčiams valgo baterijas. Geriausiai tuo metu galėjau rasti 3-LM44 ličio baterijų baterijas. Labai mažų tokio tipo robotų akumuliatoriaus veikimo laikas yra toks trumpas (kelias minutes), kad paprastai jie negali padaryti nieko panašaus. Vietos buvo tik trims 1,5 V baterijoms, todėl jos maitino tiek variklius, tiek „Picaxe“valdiklį. Dėl elektros triukšmo, kurį gali sukelti maži nuolatinės srovės varikliai, vienas maitinimo šaltinis paprastai nėra gera idėja. Tačiau kol kas tai veikia gerai. Šio vieno colio roboto erdvė buvo tokia ankšta, kad 28 gabaritų laido izoliacijos storis (iš juostinio kabelio) pasirodė esąs problema. Vos galėjau sujungti dvi roboto puses. Manau, kad apie 85% roboto tūrio yra užpildyti komponentais. Robotas buvo toks mažas, kad net įjungimo-išjungimo jungiklis buvo problemiškas. Galų gale galėčiau pakeisti neapdorotus ūsus infraraudonųjų spindulių jutikliais. Man tiesiog pritrūko lengvai naudojamos erdvės, todėl įdėti ką nors daugiau, nesinaudojant paviršiaus montavimo technologija, būtų įdomus iššūkis. Man patinka naudoti atlenkimo konstrukciją tikrai mažiems robotams. Žiūrėkite 2 paveikslėlį. Jį sudaro dvi pusės, kurios sujungiamos kartu su.1 "juostelių antgaliais ir lizdais. Tai suteikia lengvą prieigą prie visų komponentų, todėl lengviau derinti grandines arba atlikti pakeitimus. 3 paveiksle parodyta kai kurių pagrindinės sudedamosios dalys. MATERIALS2 GM15 pavarų varikliai- 25: 1 6 mm planetinės pavarų ieškos variklis: https://www.solarbotics.com/motors_accessories/4/18x „Picaxe“mikrovaldiklis, kurį galima rasti: https://www.hvwtech.com/products_list.asp ? CatID = 90 & SubCatID = 249 & SubSubCatID = 250L293 variklio valdiklis DIP IC: https://www.mouser.com Panasonic PNA4602M infraraudonųjų spindulių detektorius: https://www.mouser.com30 „AWG Beldsol“karščio nuimamas (lituojamas) magneto laidas.mouser.com3 LM44 1.5V. Ličio mygtukų baterijos: https://www.mouser.comMažai mėlynas įjungimo-išjungimo jungiklis: https://www.jameco.com Plonas lydmetalis.015 "kanifolijos šerdis: https:// www.mouser.comRezistoriai ir 150 uf tantalo kondensatorius. 1 colio vario stiklo pluošto plokštė iš: https://www.allelectronics.com/cgi-bin/item/ECS-4/455/SOLDERABLE_PERF _BOARD, _LINE_PATTERN_.html „Performix“(tm) skystos juostos, juodos-galima įsigyti „Wal-Mart“arba

2 žingsnis: vieno kubinio colio roboto grandinė

4 paveikslėlyje parodyta 18x „Picaxe“mikrovaldiklio ir variklio valdiklio L293, kurie yra pagrindinės roboto grandinės, vieta. Statybos metu negalėjau gauti „Picaxe“ar „L293“ant paviršiaus montuojamų versijų. Naudojant ant paviršiaus tvirtinamus IC tikrai liktų daugiau erdvės papildomoms grandinėms ir jutikliams. 18x „Picaxe Microcontoller“Nors jie turi mažiau atminties ir nėra tokie greiti kaip „PicMicros“, „Arduino“, „Basic Stamp“ar kiti mikrovaldikliai, jie yra pakankamai greiti daugumai mažų eksperimentinių robotų. Kai kurie iš jų gali būti lengvai sujungti, kai reikia daugiau greičio ar atminties. Jie taip pat labai atlaidūs. Aš juos tiesiogiai lituodavau, sutrumpindavau ir perkraudavau jų išvestį, bet dar nesudeginau. Kadangi juos galima užprogramuoti BASIC programavimo kalba, juos taip pat lengviau programuoti nei daugumą mikrovaldiklių. Jei norite sukurti tikrai mažą, 08M ir 18x „Picaxe“valdikliai yra montuojami ant paviršiaus (SOIC-Small Outline Integrated Circuits). Norėdami pamatyti kai kuriuos projektus, kuriuos galite atlikti naudodami „Picaxe“mikrovaldiklius, galite pažvelgti į: https://www.inklesspress.com/picaxe_projects.htm L293 variklio valdiklis L293 variklio valdiklis yra puikus būdas valdyti du variklius bet kuriame mažame robote. Keturi mikrovaldiklio išėjimo kaiščiai gali valdyti dviejų variklių galią: pirmyn, atgal arba išjungti. Variklių galia netgi gali būti impulsuojama (PWM impulsų pločio moduliacija), kad būtų galima valdyti jų greitį. Miręs klaidos stilius Lentelėje nebuvo vietos montuoti valdiklį L293, todėl jis buvo sumontuotas naudojant negyvos klaidos techniką. Tai tiesiog reiškia, kad IC yra apverstas aukštyn kojomis ir ploni laidai lituojami tiesiai prie kaiščių, kurie buvo sulenkti arba sutrumpinti. Tada jį galima klijuoti ant plokštės arba pritvirtinti bet kurioje laisvoje erdvėje. Šiuo atveju, po to, kai L293 buvo prilituotas ir išbandytas, aš jį padengiau dviem sluoksniais visados patogios „Liquid Tape“gumos, kad įsitikintumėte, jog niekas netrūksta, kai jis yra prigludęs prie turimos vietos. Taip pat gali būti naudojamas skaidrus kontaktinis cementas. Norėdami pamatyti labai gerą pavyzdį, kaip sukurti grandines naudojant negyvos klaidos stilių, žr. Čia: https://www.bigmech.com/misc/smallcircuit/ pridedant mažus aligatoriaus spaustukus prie perforatoriaus, kad būtų lengviau lituoti mažus laidus prie IC negyvos klaidos stiliaus. 6 paveiksle pavaizduota pono Cube roboto schema. Galite pamatyti vaizdo įrašą, kuriame p. Cube daro trumpą užprogramuotą seką žemiau esančioje nuorodoje inch-robot-sm.wmv. Tai rodo, kad robotas veikia maždaug 30% didžiausio greičio, kuris buvo sumažintas naudojant variklių impulsų pločio moduliaciją.

3 žingsnis: Robotų kūrimo patarimai ir gudrybės

Sukūrus 18 robotų, čia yra keletas dalykų, kuriuos išmokau sunkiai. Atskiri maitinimo šaltiniai Jei turite vietos, sutaupysite daug problemų, jei naudosite atskirus maitinimo šaltinius mikrovaldikliui ir jo grandinėms bei varikliams. Kintanti įtampa ir elektros triukšmas, kurį sukuria varikliai, gali sugriauti mikrovaldiklio ir jutiklio įvestis, kad jūsų robotas reaguotų į labai nenuoseklius atsakymus. Problemų sprendimas Manau, kad geriausia pirmiausia sukurti visą roboto grandinę ant duonos lentos. Komponentai retai sugenda arba yra sugedę. Jei jūsų dizainas galioja ir grandinė neveikia, tai beveik visada yra jūsų laidų klaida. Informacijos apie tai, kaip atlikti greitų grandinių prototipų kūrimą, rasite čia: https://www.inklesspress.com/fast_circuits.htm Tada sumontuokite visus variklius ir jutiklius ant roboto korpuso ir užprogramuokite mikrovaldiklį juos valdyti. Tik po to, kai viskas gerai veikia, bandau sukurti nuolatinę litavimo grandinės versiją. Tada aš tai išbandau, kol jis dar yra atskirtas nuo roboto korpuso. Jei tai veikia, aš jį nuolat pritvirtinu prie roboto. Jei jis nustoja veikti, dažnai tai yra triukšmo problemų kaltė. Viena didžiausių problemų, su kuriomis susidūriau, yra elektros triukšmas, dėl kurio grandinė tampa nenaudinga. Tai dažnai sukelia elektros ar magnetinis triukšmas, kurį gali skleisti nuolatinės srovės varikliai. Šis triukšmas gali užgožti jutiklio įvestis ir net mikrovaldiklį. Norėdami tai išspręsti, galite įsitikinti, kad varikliai ir laidai prie jų nėra arti įvesties linijų, einančių į jūsų mikrovaldiklį. 7 paveiksle pavaizduotas „Sparky“, R-12, mano sukurtas robotas, kuris naudoja pagrindinį 2 antspaudą kaip mikrovaldiklį. Pirmiausia išbandžiau ją su pagrindine plokštė atokiau nuo roboto ir atlikus pagrindinį programavimą viskas veikė gerai. Kai jį sumontavau tiesiai virš variklių, jis išprotėjo ir buvo visiškai nenuoseklus. Bandžiau tarp variklių ir grandinės pridėti įžemintą vario plokštę, tačiau tai nepakeitė. Galų gale aš turėjau fiziškai pakelti grandinę 3/4 colio (žr. Mėlynas rodykles), kol robotas vėl pradės veikti. Kitas dažnas niokojančio triukšmo šaltinis mažuose robotuose gali būti pulsuojantys signalai. Jei siunčiate PWM signalus į servus ar variklius, laidai gali veikti kaip antenos ir siųsti signalus, kurie gali supainioti jūsų įvesties linijas. Kad to išvengtumėte, kuo labiau atskirkite mikrovaldiklio įvesties ir išvesties laidus. Taip pat laikykite laidus, kuriais varikliai tiekiami varikliams, toliau nuo įvesties linijų. Magnetinė viela mažos grandinės gali būti išspręstos naudojant 30-36 matuoklio magneto laidą. Kai kuriems projektams naudojau 36 gabaritų laidą, tačiau maniau, kad jis toks išmintingas, jį buvo sunku nuimti ir naudoti. Geras kompromisas yra 30 gabaritų magnetinis laidas. gali būti naudojama viela, bet man labiau patinka karščio nuimamas magnetinis laidas. Ši viela turi dangą, kurią galima nuimti, tiesiog lituojant pakankamai šilumos, kad ištirptų izoliacija. Lydant dangą užtrunka iki 10 sekundžių. subtilus komponentas pvz., litavimas prie šviesos diodų ar IC, tai gali būti žalinga šiluma. Geriausias kompromisas man yra naudoti šią karščio nuimamą magnetinę vielą, bet pirmiausia ją šiek tiek nuimkite. Pirmiausia paimu aštrų peilį ir perbraukiu jį per magnetinę vielą, kad nusiluptų danga, o tada sukiu vielą, kol ji bus pakankamai gerai nuplėšta aplink skersmenį. Tada lituosiu nuplėštą vielos galą, kol jis bus gerai alavuotas. Tada galite greitai prilituoti prie bet kokio subtilaus komponento ir sumažinti šilumos sugadinimo tikimybę. Plonas lydmetalis Kai komponentai yra labai arti vienas kito, gali būti sunku juos lituoti, nesukeliant ir netrumpinant netoliese esančių trinkelių ir laidų. Geriausias sprendimas yra naudoti mažą, reguliuojamą karščio lituoklį (1/32 ") ir ploniausią lydmetalį, kurį galite rasti. Standartinis lydmetalis paprastai yra.032" skersmens, kuris puikiai tinka daugeliui dalykų. Naudojant plonesnį, 0,15 colio skersmens lydmetalį, galite lengvai kontroliuoti lydmetalio kiekį jungtyje. Jei naudojate mažiausią reikiamą litavimo kiekį, jis ne tik užima mažiausią tūrį, bet ir leidžia greitai lituoti siūlę. tai sumažina galimybę perkaisti ir sugadinti subtilius komponentus, tokius kaip IC ir ant paviršiaus montuojami šviesos diodai. Paviršiaus tvirtinimo komponentai Paviršiaus tvirtinimo komponentai yra geriausi miniatiūrizuojantys. Norėdami naudoti SOIC dydžio IC, dažniausiai naudoju ploną lydmetalį ir magnetinę vielą. Norėdami pamatyti gana lengvai būdą, kaip padaryti SOIC pertraukimo plokštes ar grandines, rasite čia: https://www.inklesspress.com/robot_surface_mount.htmKomponentų klijavimas Vietoj litavimo Kai kuriuos paviršiaus tvirtinimo komponentus taip pat galima klijuoti tiesiai ant plokštių. Galite pasigaminti laidžių klijų ir naudoti klijuoti ant šviesos diodų ir IC. Žr.: https://www.instructables.com/id/Make-Conductive-Glue-and-Glue-a-Circuit/ Nors tai veikia, tai gali būti šiek tiek sunku, nes kapiliarinis poveikis dagtis c ondukcinius klijus po paviršiaus sumontuotais šviesos diodais ir kitais komponentais ir sutrumpinkite juos. Komponentų klijavimas naudojant nelaidžius klijus Neseniai eksperimentavau su komponentų klijavimu ant vario grandinių plokščių ir laidžių audinių, naudojant nelaidžius klijus. Paveikslėlį žr. 8 pav. 12 voltų šviesos juostos (neapšviesta ir neapšviesta), naudojant ant paviršiaus tvirtinamus šviesos diodus, kurie buvo priklijuoti nelaidžiais klijais. Aš atradau, kad jei ant vario pėdsakų uždėsite ploną skaidraus nagų lako plėvelę, o po to fiziškai užspausite šviesos diodą ir leisite jam išdžiūti 24 valandas, liks gera mechaninė jungtis, laidi elektrai. Nagų lako klijai efektyviai susitraukia ir prispaudžia ledinius kontaktus prie vario pėdsakų, sudarydami gerą mechaninę jungtį. Jis turi būti užfiksuotas 24 valandas. Po to galite patikrinti jo laidumą. Jei užsidega, galite pridėti antrą klijų sluoksnį. Antram sluoksniui naudoju skaidrų kontaktinį cementą, pvz., „Welders“arba „Goop“. Šie storesni klijai supa komponentus ir taip pat susitraukia, kai džiūsta, kad būtų užtikrintas geras tvirtas ryšys su vario pėdsakais. Prieš bandydami dar kartą, palaukite 24 valandas, kol išdžius. Kadangi abejoju, kiek tai truks, septynias dienas ir naktis palikau 8 paveiksle esančią mėlyną šviesos diodų šviesos juostą. Laikui bėgant grandinės varža iš tikrųjų sumažėjo. Po kelių mėnesių juosta vis dar šviečia be didesnio pasipriešinimo. Naudodamas šį metodą, aš sėkmingai priklijavau labai mažus ant paviršiaus montuojamus šviesos diodus-0805-dydžio ir didesnius ant vario plakiruotos plokštės. Ši technika rodo tam tikrą pažadą gaminti tikrai mažas grandines, LED ekranus ir robotus.

4 žingsnis: taisyklių pažeidimas

Norint sukurti tikrai mažus robotus, gali tekti pažeisti daugelį aukščiau paminėtų taisyklių. Norėdami pagaminti poną Kubą, aš sulaužiau šias taisykles: 1- naudojau vieną maitinimo šaltinį, o ne vieną varikliams, o kitą- mikrovaldikliui. 2- Picaxe mikrovaldiklį sumontavau labai arti variklio. yra vertinami dėl silpnos srovės ir veikia juos daug didesne srove, nei buvo skirta. Tai smarkiai riboja baterijų tarnavimo laiką. Man tiesiog pasisekė, kad to nepadarė. Dėl to grandinės derinimas gali būti labai sunkus. Pica Cube programavimo kodą galite atsisiųsti šiuo adresu: https://www.inklesspress.com/mr-cube.txt Jei norite pamatyti kai kuriuos kitus mano sukurtus robotus, galite apsilankyti: https://www.inklesspress.com/robots.htm 9 paveiksle pavaizduotas ponas Kubas ir ponas Kubas du, R-18, 1/3 kubinio colio robotas, kurį pradėjau kurti. Išsami informacija apie 5 veiksmą.

5 žingsnis: ponas antrasis kubas: 1/3 kubinių colių roboto gamyba

Sukūręs vieną kubinį colį veikiantį robotą, turėjau išbandyti kažką mažesnio. Aš siekiu maždaug 1/3 kubinio colio roboto. Šiuo metu „Mr. Cube Two“yra maždaug.56 x x58 „x.72“. Jis turi 08 „Picaxe“mikrovaldiklį, kuris leis jam judėti savarankiškai. 10 paveiksle pavaizduotas robotas ant liniuotės. 11 paveiksle parodyta kita Roboto pusėje yra ketvirtadalis. Abi baterijos yra cr1220 3 voltų ličio baterijos, ir dar reikia išsiaiškinti, ar jos užteks galios „Picaxe“ir varikliams maitinti. Gali prireikti daugiau baterijų. Tai nebaigtas darbas. Taigi iki šiol abu ieškos varikliai puikiai veikia judindami ir pasukdami robotą ant lygių paviršių. „Picaxe“mikrovaldiklis yra sumontuotas, užprogramuotas ir išbandytas. Dar reikia pridėti SOIC L293 variklio valdiklį ir infraraudonųjų spindulių atšvaito jutiklį. Kai tai bus baigta, būti vienu iš mažiausių autonominių robotų su jutikliais ir mikrovaldikliu. Nors tai mažas robotas, ar yra mažesnių mėgėjų robotų, kuriuos galima programuoti? Taip, tikrai. Žr. 1cc robotas: https://diwww.epfl.ch/lami/ mirobots/smoovy.htmlPico robotas:

Antrasis prizas „Instructables“ir „RoboGames“robotų konkurse

Pirmasis prizas „Instructables“knygų konkurse