Sukurkite labai mažą robotą: padarykite mažiausią pasaulyje ratuotą robotą su rankena: 9 žingsniai (su nuotraukomis)

2024 Autorius: John Day | [email protected]. Paskutinį kartą keistas: 2024-01-30 10:51

Sukurkite 1/20 kubinių colių robotą su griebtuvu, kuris gali paimti ir perkelti mažus daiktus. Jį valdo „Picaxe“mikrovaldiklis. Šiuo metu manau, kad tai gali būti mažiausias pasaulyje ratinis robotas su griebtuvu. Be abejo, tai pasikeis rytoj ar kitą savaitę, kai kas nors sukurs ką nors mažesnio.

Pagrindinė problema kuriant tikrai mažus robotus yra santykinai didelis net mažiausių variklių ir akumuliatorių dydis. Jie užima didžiąją dalį mikro roboto. Aš eksperimentuoju su būdais, kaip galiausiai sukurti tikrai mikroskopinius robotus. Kaip laikiną žingsnį padariau pamokomus tris mažus robotus ir valdiklį. Manau, kad su modifikacijomis šie koncepcinių robotų įrodymai gali būti sumažinti iki mikroskopinio dydžio. Po daugelio metų mažų robotų kūrimo (žr. Čia: https://www.instructables.com/id/Building-Small-Robots-Making-One-Cubic-Inch-Micro/), nusprendžiau vienintelį būdą pagaminti mažiausius robotus buvo įmanoma, kad varikliai, akumuliatoriai ir net „Picaxe“mikrovaldiklis būtų už roboto išorės. 1 paveiksle pavaizduotas R-20 1/20 kubinių colių robotas ant cento. 1b ir 1c paveikslėliuose pavaizduotas mažiausias ratinis robotas, keliantis ir laikantis 8 kontaktų IC. 3 žingsnyje yra vaizdo įrašas, kuriame parodyta, kaip robotas paima 8 kontaktų IC ir jį perkelia. Ir dar vienas 5 veiksmo vaizdo įrašas, kuriame matyti, kaip robotas įjungia centą.

1 žingsnis: įrankiai ir medžiagos

18x „Picaxe“mikrovaldiklis iš „Sparkfun“: https://www.sparkfun.com/ „Micro“serijinis servo valdiklis, kurį galima įsigyti iš „Polulu“: https://www.pololu.com/2 didelio sukimo momento servos iš „Polulu2“standartinių servų iš „Polulu.oo5“storio vario, žalvario arba fosforo bronzos lakštinis metalas iš Micromark2- 1/8 "x 1/16" neodimio magnetų1-1 "x1" x1 "neodimio magnetas. Magnetus galima rasti: https://www.amazingmagnets.com/index.asp „Micromark“teleskopiniai žalvario vamzdeliai: https://www.micromark.com/ „WalmartGlass“karoliukų žalvario kaiščiai iš „Walmart“1/10 colių stiklo pluošto plokštės medžiagos iš „Electronic Goldmine“: https://www.goldmine-elec-products.com/clear penkių minučių epoksidinė medžiaga

2 žingsnis: sukurkite 1/20 kubinių colių robotą

Esant.40 "x.50" x.46 "," Magbot R-20 "roboto tūris yra šiek tiek mažesnis nei 1/20 kubinio colio. Jis pagamintas sulankstant 3 dėžutės konstrukcijas iš nemagnetinio lakštinio metalo. Mažiausias vidinis dėžutė yra lituojama prie griebtuvo kairiojo piršto. du maži magnetai yra epoksuojami prie vertikalaus veleno, kuris sulenkiamas ir sudaro dešinį griebtuvo pirštą, kuris laisvai sukasi. Būtent šiuos du magnetus valdo išorinis judantis besisukantis ir besisukantis magnetas laukas, kuris suteikia robotui visą galią. Dėžutės konstrukcijoms naudojau.005 colių storio fosforo bronzos lakštinį metalą, nes jis gali būti lituojamas ir lengvai oksiduojasi arba tamsėja. Taip pat gali būti naudojamas varis arba žalvaris. Iš pradžių aš naudoju mažus grąžtus, kad išgręžčiau skriemulio guolių skyles besisukantiems vieliniams velenams. Sulaužęs keletą jų gręžimo prese, galų gale aš tik pradūriau skylutes didele adata ir plaktuku į skardą. Tai sukuria kūgio formos skylę, kurią vėliau galima padengti plokščia. Skylės neturi būti tikslaus dydžio ar net puikiai išdėstytos. Esant tokiai nedidelei masei, trinties jėgos yra nedidelės, o jei atidžiai pažvelgsite į paveikslėlius, pamatysite, kad aš naudojau ilgas.1 "standartines ilgas antgalius, kurie yra kvadratiniai, velenams ir griebtuvams. Taip pat gali būti naudojama varinė viela. Stiklo karoliukų ratai buvo sumontuoti ant žalvario smeigtukų, epoksiduotų roboto apačioje. Svarbu naudoti nemagnetines medžiagas, nes tai gali turėti neigiamos įtakos roboto galiai ir valdymui.

3 žingsnis: magnetinis robotas

Robotas turi keturis laisvės laipsnius. Jis gali judėti į priekį ir atgal, pasukti į kairę arba į dešinę, perkelti griebtuvą aukštyn ir žemyn, atidaryti ir uždaryti griebtuvą. 4 paveikslas. Aš perkėliau keturis laive esančius variklius, kurių paprastai prireiktų, tiesiog sustabdžius magnetą horizontaliai ant dviejų ašių kardano. Du 1/8 "x1/8" x1/16 "magnetai yra epoksuojami ant vertikalaus vielos veleno, kuris yra sulenktas, kad suformuotų vieną griebtuvo pirštą. Du magnetai yra išdėstyti, kad veiktų kaip vienas magnetas ir sukurtų vieno magneto variklį. Jis sumontuotas mažiausioje dėžutėje, prie kurios yra prilituotas kitas griebtuvo pirštas. Griebtuvo dėžutė pritvirtinta prie antrosios horizontalios ašies su 000 žalvario varžtais ir veržlėmis. Aš naudoju varžtą, kad galėčiau jį lengvai išardyti Išorinis magnetinis laukas yra sumontuotas CNC tipo mašinoje, kuri gali slysti magnetinį pluoštą išilgai x ir y ašies ir pasukti horizontaliai bei vertikaliai. Tai galėjo būti padaryta naudojant elektromagnetą, bet aš nusprendžiau naudoti vieną kubinių colių neodimio nuolatinį magnetą, nes tai yra lengviausias ir greičiausias būdas sukurti didelį magnetinį lauką nedideliu tūriu. 4c paveikslas- Taigi, kai roboto mažo magneto šiaurinis galas nukreiptas į didesnį išorinį magneto pietinį galą po juo roboto magnetas gana atidžiai seka moto Išorinio magnetinio lauko ns. Trumpą vaizdo įrašą, kaip robotas paima 8 kontaktų IC, rasite čia: https://www.youtube.com/embed/uFh9SrXJ1EA Arba spustelėkite žemiau esantį vaizdo įrašą.

4 žingsnis: CNC tipo roboto valdiklis

5 paveiksle pavaizduotas CNC tipo roboto valdiklis. Keturi servo mechanizmai suteikia judesius vienam kubinio colio neodimio magnetui, kurį seka roboto magnetas. X ir Y ašims stiklo pluošto platformą traukia aukšto sukimo momento servo sistema su skriemuliu ir žvejybos lyderiu. Spyruoklė prieštarauja judėjimui. Platforma remiasi į du teleskopinius žalvarinius vamzdžius, kurie veikia kaip linijinis kreiptuvas. Plastikiniai guoliai, pagaminti iš plastikinės pjovimo lentos, abiejose linijinių kreiptuvų pusėse, palaiko platformos lygį. Šio konkretaus roboto valdiklio ribotas diapazonas yra keli kubiniai coliai. Galų gale tai turėtų pasirodyti daugiau nei pakankamai, kad būtų galima valdyti tikrai mikroskopinius robotus, kuriems gali prireikti tik kelių kubinių centimetrų.

5 žingsnis: magnetinė roboto grandinė

Roboto valdiklis susideda iš „Picaxe“mikrovaldiklio, kuris yra užprogramuotas taip, kad suteiktų robotui judesių seką. Manau, kad „Picaxe“yra lengviausias ir greičiausias mikrovaldiklis, kurį galima prijungti ir užprogramuoti. Nors jis yra lėtesnis nei standartinis „Pic Micro“ar „Arduino“, jis yra daugiau nei pakankamai greitas daugumai eksperimentinių robotų. Kitus „Picaxe“projektus rasite čia: https://www.inklesspress.com/picaxe_projects.htm Ir čia: https://www.instructables.com/id/Building-Small-Robots-Making-One-Cubic-Inch-Micro/ „Picaxe“valdo robotą nuosekliai siunčiant komandas į „Polulu“mikro serijos servo valdiklį. „Polulu“valdiklis yra labai mažas ir nuolat laikys iki 8 servo, nepriklausomai nuo to, kurioje padėtyje jie yra. Paprastos „Picaxe“komandos leidžia lengvai valdyti servo padėtį, greitį ir kryptį. Aš labai rekomenduočiau šį valdiklį visų rūšių servo robotams. Schemoje parodyta, kaip yra prijungtos keturios servos. Servo 0 ir 1 nukreipia 1 colio magnetą išilgai X ir Y ašių. Servo 2 yra nuolat besisukanti servo sistema, galinti pasukti magnetą daugiau nei 360 laipsnių kampu. Servo 3 šiek tiek pakreipia magnetą į priekį ir atgal, kad nuleistų ir pakeltų griebtuvą. trumpas vaizdo įrašas apie robotą, įjungiantį centą, žiūrėkite čia: https://www.youtube.com/embed/wwT0wW-srYg Arba spustelėkite toliau pateiktą vaizdo įrašą:

6 žingsnis: Roboto valdiklio programinė įranga

Čia yra „Picaxe“mikrovaldiklio programinė įranga. Jis siunčia iš anksto užprogramuotas sekas į „Polulu“servo valdiklį, kuris perkelia magnetą 3D erdvėje, kad galėtų valdyti robotą. Su nedideliais pakeitimais jis taip pat galėtų būti naudojamas programuoti pagrindinį antspaudą du. Norėdami užprogramuoti „Picaxe“, man pasirodė būtina atjungti kaištį 3 (nuosekliąją išvestį) nuo servo valdiklio. Priešingu atveju programa nebus atsisiųsta iš kompiuterio. Taip pat pastebėjau, kad įjungiant grandines būtina atjungti trečiąjį kaištį nuo servo valdiklio, kad servo valdiklis neužsirakintų. Tada, maždaug po sekundės, aš vėl prijungiau 3 kaištį. „R-20 magrobotų paėmimo sekos programa, naudojant„ polulu “servo valdiklį, aukšto 3 colių serijinės išvesties„ pinpause 7000 “, nustatyta į 0 pozicijos 3, t2400 (80 USD, 01 USD, 04 USD, 1 USD, 35, 127) pozicija s1 13-24-35 laikrodžio rodyklė 3, t2400, (80 USD, 01 USD, 04 USD, 0, 35, 127) pozicija s0 c-clockpause 7000 'lygio magnetaserout 3, t2400, (80 USD, 01 USD), $ 04, 3, 23, 127) "pozicija midpause 1000" judėti į priekį ilgas servo1serout 3, t2400, ($ 80, $ 01, $ 04, 1, 21, 127) "padėtis pagal laikrodžio rodyklę, pristabdyti 1500 colių sukibimą žemyn, 3, t2400, ($ 80, $ 01, $ 04, 3, 26, 127) „pozicijos nusileidimas 2000“uždaryti 3, t2400, (80 USD, 01 USD, 04 USD, 2, 25, 1 USD) „lėto greičio laikrodis“pauzė 50 serija 3, t2400, (80 USD, 01 USD, 00 USD, 2 USD), 0, 127) „stop servo 2 rotatepause 700“judėti pirmyn shortserout 3, t2400, ($ 80, $ 01, $ 04, 1, 13, 127) “pozicija clockpause 1000” sukibimas upserout 3, t2400, ($ 80, $ 01, $ 04, 3, 23, 127) „vidurio taško padėtis“700 sekundžių posūkis į dešinę 90 serija 3, t2400, (80 USD, 01 USD, 04 USD, 2, 25, 1) „lėto greičio laikrodžio pauzė 470serout 3, t2400, ($ 80, $ 01, $ 00, 2, 0, 127) "stop servo 2 rotationpause 1000" forwardersout 3, t2400, ($ 80, $ 01, $ 04, 0, 13, 12) "pozicija s0 pauzė 1500 'rankena downserout 3, t2400, (80 USD, 01 USD, 04 USD, 3, 25, 12 USD) „midpause 2000“pozicija uždaryti 3, t2400, (80 USD, 01 USD, 04 USD, 2, 25, 1) „lėtas greitis c pagal laikrodžio rodyklę“50 pauzė, t2400, (80 USD, 01 USD, 00 USD, 2, 0, 127) „sustabdyti servo 2 sukimą pauzė 400“atsarginė kopija 3, t2400, (80 USD, 01 USD, 04 USD, 0, 35, 127) „s0 c-clockpause 700“rankena upserout 3, t2400, ($ 80, $ 01, $ 04, 3, 22, 12) "pozicija midpause 1000pause 6000" nustatyta į 0 pozicijas 3 out, t2400, ($ 80, $ 01, $ 04, 1, 35, 127) pozicija s1 13- 24-35 c-clockserout 3, t2400, ($ 80, $ 01, $ 04, 0, 35, 127) pozicija s0 c-clockloop: „Goto loop“

7 žingsnis: jutiklių pridėjimas

Šis robotas neturi jutiklių. Norint būti tikrai naudingu kaip mažų objektų manipuliatorius robotas, būtų naudinga turėti grįžtamojo ryšio kilpą į mikrovaldiklį iš įvairių realaus pasaulio jutiklių. Kad nebūtų įjungtas maitinimo šaltinis, galima naudoti šviesos jutiklius. Lazerio ar infraraudonųjų spindulių šviesa gali būti nukreipta į roboto viršų, o mechaniniai atšvaitai ar blokatoriai gali būti prijungti prie jutiklinių jutiklių, slėgio jutiklių arba temperatūros jutiklių ir kintamo atspindžio, kurį skaito fotoelementai arba vaizdo kamera. Kita galimybė yra naudoti RFID technologiją perduoti impulsą, kuris įgalina roboto elektroniką grįžti vietoj identifikavimo numerio, bitų sekos, atspindinčios prisilietimo ar kitų jutiklių pokyčius.

8 žingsnis: kiti magnetiniu būdu varomi robotai

Įvairių tipų magnetiniais laukais valdomi robotai nėra naujiena. Kai kurie iš jų yra mikroskopiniai, o kiti didesni, todėl mediciniškai gali būti panaudoti žmogaus organizme. Kai kurie naudoja kompiuteriu valdomus elektromagnetus, o kiti - kilnojamuosius nuolatinius magnetus. Čia yra keletas nuorodų į kai kuriuos geriausius ir mažiausius eksperimentinius magnetinius robotus, su kuriais dirba mokslininkai. Skraidantis magnetinis robotas už centą. Nors jis iš tikrųjų neskraido, jis sklando kompiuterio valdomame magnetiniame lauke, panašiai kaip tie žaislai, kurie sustabdo mažas žemės rutulys. Jis taip pat turi griebtuvą, kuris plečiasi kaitinant lazeriu, o po to atšąla. Deja, šiaurės ir pietų magnetiniai robotai yra vertikalūs, todėl nėra jokio būdo valdyti sukimosi sukimąsi, kad būtų galima tiksliai nukreipti griebtuvą. Jis yra šiek tiek didesnis už mažiausią mano pagamintą robotą, kuris parodytas 9 veiksme. -76.htmlPlaukimo magneto robotasTikrai mikroskopinis robotas, kuris yra spiralė su magnetu viename gale. Naudojant išorinį pasukamą ir besisukantį magnetinį lauką, jis gali būti nukreiptas į bet kurią pusę ir plaukti po vandeniu. spect.ieee.org/aug08/6469Medicinos robotai.https://www.medindia.net/news/view_news_main.asp? x = 5464 Magnetiškai valdoma kamera.https://www.upi.com/Science_News/2008/06/05 /Controlled_pill_camera_is_created/UPI-60051212691495/Štai keletas mikroskopinių magnetiniu būdu valdomų griebtuvų, kurie gali būti chemiškai arba šiluminiu būdu aktyvuojami. patraukti. Taigi jie labiau primena mikroskopines meškos gaudykles, o ne visiškai funkcionalų griebtuvą. /13010901.aspic 10 rodo „Magbots R-19“, „R-20“ir „R-21“-tris robotus, kuriuos sukūriau šiems eksperimentams. Mažiausias buvo sumažintas, pašalinus vieną šarnyrą ir ratus. Vielinė uodega neleidžia jai apsiversti atgal.

9 žingsnis: kurkite dar mažesnius robotus

11 paveiksle pavaizduotas „Magbot R-21“-mažiausias magnetas, varomas robotu su funkciniu griebtuvu, kurį iki šiol sukūriau..22 "x.20" x.25 "jis yra maždaug 1/100 kubinio colio. Pašalinus ratus ir vieną pasukimo tašką (kardaninį tašką), robotas yra daug mažesnis nei ratinė versija. Jis slysta ant metalo rėmas nėra toks sklandus kaip tas, kuriame yra ratai. Vielinė uodega leidžia robotui pasukti atgal, kad pakeltų griebtuvą. Tokia konfigūracija galėtų būti naudojama mikroskopinio dydžio robotui sukurti. Šiuo metu problema yra arba naudoti įprastą IC technologija, skirta sukurti plonasluoksnes mechanines konstrukcijas, arba sugalvoti kitą alternatyvą mikroskopinėms struktūroms kurti. Aš dirbu su ja. Šie maži robotai yra vienas iš paprasčiausių būdų, kaip gauti daug judesio mažoje erdvėje. Yra daug kitos galimos laive esančių magnetų konfigūracijos ir išoriniai magnetiniai laukai, galintys sukurti labai įdomius robotus. Pavyzdžiui, naudojant daugiau nei tris ar daugiau besisukančių ar besisukančių magnetų ant roboto, gali atsirasti daugiau laisvės laipsnių ir tiksliau manipuliuoti griebtuvu.

Pirmasis prizas kišeninių konkurse