Pagbuo ng Maliliit na Robots: Paggawa ng Isang Cubic Inch Micro-Sumo Robots at Mas Maliit: 5 Hakbang (na may Mga Larawan)

2024 May -akda: John Day | [email protected]. Huling binago: 2024-01-30 13:15

Narito ang ilang mga detalye sa pagbuo ng maliliit na mga robot at circuit. Ang itinuturo na ito ay sasakupin din ang ilang mga pangunahing tip at diskarte na kapaki-pakinabang sa pagbuo ng mga robot ng anumang laki. Para sa akin, ang isa sa mga magagandang hamon sa electronics ay upang makita kung gaano kaliit ang isang robot na magagawa ko. Ang magandang bagay tungkol sa electronics ay ang mga sangkap na panatilihing mas maliit at mas mura at mas mahusay sa isang hindi kapani-paniwalang bilis. Isipin kung ang teknolohiya ng sasakyan ay tulad nito. Sa kasamaang palad, ang mga sistemang mekanikal sa ngayon, ay hindi umaasenso nang halos kasing bilis ng electronics. Ito ay humahantong sa isa sa mga pangunahing paghihirap sa pagbuo ng napakaliit na mga robot: sinusubukan na magkasya sa isang maliit na puwang, ang mekanikal na sistema na gumagalaw ng robot. Ang mekanikal na sistema at mga baterya ay may posibilidad na kunin ang karamihan ng dami ng isang talagang maliit na robot. Ipinapakita ng pic1 si G. Cube R-16, isang isang cubic inch micro-sumo robot na may kakayahang mag-react sa kapaligiran nito gamit ang mga music wire whiskers (bumper lumipat). Maaari itong ilipat at tuklasin ang perimeter ng isang maliit na kahon. Maaari itong malayuang kontrolin gamit ang isang unibersal na infrared na remote control ng TV na na-set up para sa isang Sony TV. Maaari rin itong magkaroon ng Picaxe microcontroller na paunang naka-program na may mga pattern ng reaksyon. Nagsisimula ang mga detalye sa hakbang 1.

Hakbang 1: Mga Bahagi ng isang One Cubic Inch Robot

Ang Mr cube R-16, ay ang labing-anim na robot na aking naitayo. Ito ay isang isang cubic inch robot na sumusukat sa 1 "x1" x1 ". Ito ay may kakayahang magsasarili na mai-program na pag-uugali o maaari itong maging remote control. Hindi ito sinadya upang maging anumang bagay na napaka praktikal o partikular na kapaki-pakinabang. Ito ay isang prototype lamang at katibayan ng konsepto. Gayunpaman, kapaki-pakinabang sa diwa na ang pagbuo ng isang maliit na robot ay nagbibigay-daan sa iyo upang mahasa ang iyong mga kasanayan sa miniaturization para sa mga robot at iba pang maliliit na circuit. Tandaan na ang pagbuo ng maliit na hangga't maaari ay nangangahulugang maaari itong tumagal nang dalawang beses hangga't normal na gagawin upang maitayo ang parehong circuit sa isang mas malaking puwang. Ang lahat ng mga uri ng clamp ay kinakailangan upang hawakan ang maliliit na mga bahagi at wires sa lugar habang naghihinang o nakadikit. Isang maliwanag na ilaw sa trabaho at isang mahusay na nagpapalaki ng headset o isang dapat ayusin ang salaming pang-magnify. Maliliit na Motors Ito ay lumalabas na ang isa sa mga pinakamalaking hadlang sa paggawa ng talagang maliit na mga robot ay ang gear motor na kinakailangan. Ang control electronics (microcontrollers) ay patuloy na lumiliit. Gayunpaman, findin g mababa ang rpm gear motor na sapat na maliit ay hindi ganon kadali. Gumagamit si G. Cube ng maliliit na motor ng pager gear na nakatuon sa isang 25: 1 na ratio. Sa gearing na iyon, ang robot ay mas mabilis kaysa sa gusto ko at medyo twitchy. Upang magkasya sa puwang, ang mga motor ay kailangang mapunan ng isang gulong na mas pasulong kaysa sa isa pa. Kahit na sa gayon, ito ay sumusulong, paatras, at magiging maayos. Ang mga motor ay naka-wire sa perfboard na may 24 gauge wire na na-solder at pagkatapos ay nakadikit ng contact semento. Sa likuran ng robot ang isang 4-40 na laki ng nylon bolt ay na-screw sa isang tapped hole sa ilalim ng ilalim ng circuit board. Ang makinis na plastik na bolt head na ito ay gumaganap bilang isang caster upang balansehin ang robot. Maaari mo itong makita sa ibabang kanang bahagi ng larawan 4. Nagbibigay ito ng isang clearance sa gulong sa ilalim ng robot na mga 1/32 ". Upang mai-mount ang mga gulong, ang 3/16" na mga plastik na pulley na naka-mount sa mga motor ay pinalakas at pagkatapos, habang umiikot, ay na-sanded sa kanang diameter. Pagkatapos ay ipinasok sila sa isang butas sa isang washer ng metal na akma sa loob ng isang nilinang panghugas at lahat ay pinagsama-sama ng epox. Ang gulong ay pinahiran ng dalawang coats ng likidong Tape na goma upang bigyan ito ng lakas. Maliliit na Baterya Ang isa pang problema sa pinakamaliit na mga robot ay ang paghanap ng maliliit na baterya na magtatagal. Ang mga motor na ginamit na gear ay nangangailangan ng medyo mataas na alon (90-115ma) upang gumana. Nagreresulta ito sa isang maliit na robot na kumakain ng mga baterya para sa agahan. Ang pinakamahusay na mahahanap ko sa panahong iyon, ay mga baterya ng cell ng lithium na 3-LM44. Ang buhay ng baterya sa napakaliit na mga robot ng ganitong uri, ay napakaikli, (ilang minuto) na kadalasan ay hindi nila magagawa ang anumang bagay na malapit sa praktikal. Mayroon lamang silid para sa tatlong mga 1.5v na baterya, kaya't natapos ang paggana nila ng parehong mga motor at ng Picaxe controller. Dahil sa ingay ng kuryente na maaaring lumikha ng maliit na DC Motors, isang power supply para sa lahat, ay karaniwang hindi magandang ideya. Ngunit sa ngayon ito ay gumagana ng maayos. Ang puwang sa isang pulgadang robot na ito ay napakahigpit na ang kapal ng pagkakabukod ng 28 gauge wire (mula sa ribbon cable) ay naging isang problema. Hindi ko halos maisama ang dalawang halves ng robot. Tinantya ko na halos 85% ng dami ng robot ay puno ng mga bahagi. Napakaliit ng robot na kahit na isang on-off switch ay may problema. Sa paglaon, maaari kong palitan ang mga crude whisker ng infrared sensor. Ako ay literal na naubusan ng madaling gamitin na puwang, kaya't ang pag-angkop ng anumang higit pa, nang hindi gumagamit ng teknolohiyang mount mount, ay magiging isang nakawiwiling hamon. Gusto kong gumamit ng konstruksyon ng clamshell para sa talagang maliit na mga robot. Tingnan ang Pic 2. Ito ay binubuo ng dalawang halves na nakakabit kasama ng.1 "mga strip ng header at socket. Nagbibigay ito ng madaling pag-access sa lahat ng mga bahagi, ginagawang mas madali ang pag-debug ng mga circuit o gumawa ng mga pagbabago. Ipinapakita ng Pic 3 ang lokasyon ng ilan sa pangunahing mga sangkap. MATERIALS2 GM15 Gear Motors- 25: 1 6mm Planeta Gear Pager Motor: https://www.solarbotics.com/motors_accessories/4/18x Magagamit ang Picaxe microcontroller mula sa: https://www.hvwtech.com/products_list.asp ? CatID = 90 & SubCatID = 249 & SubSubCatID = 250L293 motor controller DIP IC: https://www.mouser.comPanasonic PNA4602M infrared detector: https://www.mouser.com30 AWG Beldsol heat strippable (solderable) magnet wire: https:// www.mouser.com3 LM44 1.5V. Mga baterya ng cell ng lithium: https://www.mouser.comMaliit na asul na on-off na switch: https://www.jameco.comThin solder-.015 "rosin core solder: https:// www.mouser.comResistors at isang 150 uf tantalum capacitor.1 "fiberglass tanso na bakas ng perfboard mula sa: https://www.allelectronics.com/cgi-bin/item/ECS-4/455/SOLDERABLE_PERF _BOARD, _LINE_PATORT_.htmlPerformix (tm) liquid tape, black-Magagamit sa Wal-Mart o

Hakbang 2: Circuit ng isang One Cubic Inch Robot

Ipinapakita ng Pic 4 ang lokasyon ng 18x Picaxe microcontroller at ang L293 motor controller na kung saan ay ang pangunahing mga circuit ng robot. Sa oras ng pagtatayo, hindi ko makuha ang mga pang-mount na bersyon ng Picaxe o ang L293. Ang paggamit ng mga ibabaw ng mount IC ay tiyak na mag-iiwan ng mas maraming lugar para sa karagdagang mga circuit at sensor. 18x Picaxe Microcontoller Habang ang mga ito ay may mas kaunting memorya at hindi kasing bilis ng PicMicros, Arduino, Basic Stamp, o iba pang mga microcontroller, ang mga ito ay sapat na mabilis para sa karamihan sa mga maliliit na pang-eksperimentong robot. Marami sa mga ito ay madaling maiugnay nang magkasama kung kinakailangan ng higit na bilis o memorya. Napaka mapagpatawad din nila. Direkta akong naghinang sa kanila, pinapaikli at na-overload ang kanilang mga output at hindi ko pa nasusunog ang isa. Dahil maaari silang mai-program sa BASIC programming language, mas madali din silang mai-program kaysa sa karamihan sa mga microcontroller. Kung nais mong bumuo ng talagang maliit, ang 08M at 18x Picaxe Controller ay magagamit sa itaas na form ng mount (SOIC-Small Outline Integrated Circuits). Upang makita ang ilang mga proyekto na maaari mong gawin sa Picaxe microcontrollers maaari kang tumingin sa: Ang apat na output pin mula sa microcontroller ay maaaring makontrol ang lakas sa dalawang motor: pasulong, baligtarin, o patayin. Ang lakas sa mga motor ay maaaring pulsed (modulasyon ng lapad ng PWM-pulse) upang makontrol ang kanilang bilis. Dead Bug Style Walang silid sa mga perfboard upang mai-mount ang L293 controller kaya't na-install ito gamit ang pamamaraan ng patay na bug. Nangangahulugan lamang ito na ang IC ay nakabaligtad at manipis na mga wire na na-solder nang direkta sa mga pin na baluktot o na-clip ng maikli. Pagkatapos ay maaari itong nakadikit sa isang circuit board o nilagyan sa anumang magagamit na puwang. Sa kasong ito, matapos na solder at masubukan ang L293, pinahiran ko ito ng dalawang coats ng madaling gamiting goma na Liquid Tape upang masiguro na walang naipula kapag ito ay nasisiksik sa magagamit na puwang. Maaari ring magamit ang malinaw na contact semento. Para sa isang napakahusay na halimbawa ng pagbuo ng mga circuit gamit ang patay na istilo ng bug, tingnan dito: https://www.bigmech.com/misc/smallcircuit/Pic 5 ay nagpapakita ng isang tumutulong sa mga solder jig na binago ko sa pamamagitan ng pagdaragdag ng maliliit na mga clip ng buaya sa isang perfboard upang makatulong sa paghihinang ng maliliit na mga wire sa mga IC sa patay na istilo ng bug. Ipinapakita ng Pic 6 ang iskema para sa Mr. Cube robot. Maaari mong makita ang isang video ni G. Cube na gumagawa ng isang maikling naka-program na pagkakasunud-sunod sa pamamagitan ng pag-click sa link na pulgada-robot-sm.wmv sa ibaba. Ipinapakita nito ang robot sa halos 30% ng pinakamataas na bilis na nabawasan gamit ang modulate ng pulse width sa mga motor.

Hakbang 3: Mga Tip at Trick sa Pagbuo ng Robot

Pagkatapos magtayo ng 18 mga robot, narito ang ilan sa mga bagay na natutunan ko sa mahirap na paraan. Paghiwalayin ang Mga Pantustos ng Kuryente Kung mayroon kang puwang, mai-save mo ang iyong sarili ng maraming problema kung gumamit ka ng magkakahiwalay na mga supply ng kuryente para sa microcontroller at mga circuit at mga motor. Ang pabagu-bago na boltahe at ingay ng kuryente na nagawa ng mga motor ay maaaring makapinsala sa microcontroller at mga input ng sensor upang makagawa ng napaka-hindi pantay na mga tugon sa iyong robot. Pag-shoot ng Problema Mas mahusay kong ibuo muna ang kumpletong circuit ng robot sa isang breadboard. Ang mga bahagi ay bihirang mabigo o may depekto. Kung ang iyong disenyo ay wasto, at ang circuit ay hindi gumagana, ito ay halos palaging isang pagkakamali sa iyong mga kable. Para sa impormasyon sa kung paano gumawa ng mabilis na prototyping ng circuit, tingnan dito: https://www.inklesspress.com/fast_circuits.htm Pagkatapos ay mai-mount ko ang lahat ng mga motor at sensor sa robot na katawan at i-program ang microcontroller upang makontrol ang mga ito. Pagkatapos lamang gumana nang maayos ang lahat, susubukan ko at gumawa ng isang permanenteng soldered na bersyon ng circuit. Sinubukan ko rin ito habang hiwalay pa rin ito sa katawan ng robot. Kung gagana iyon, permanente kong mai-mount ito sa robot. Kung hihinto ito sa pagtatrabaho, madalas itong kasalanan ng mga problema sa ingay. Mga Problema sa Ingay Isa sa mga pinakamalaking problema na nakasalamuha ko ay ang ingay sa kuryente na walang silbi ang isang circuit. Ito ay madalas na sanhi ng elektrikal o pang-ingay na ingay na maaaring magmula sa DC motors. Ang ingay na ito ay maaaring mapuno ang mga input ng sensor at kahit na ang microcontroller. Upang malutas ito, maaari mong tiyakin na ang mga motor at ang mga wire sa kanila, ay hindi malapit sa anumang mga linya ng pag-input na pupunta sa iyong microcontroller. Ipinapakita ng Pic 7 ang Sparky, R-12, isang robot na ginawa ko na gumagamit ng isang pangunahing Stamp 2 bilang microcontroller. Una kong sinubukan ito sa pangunahing circuit board na malayo sa robot at pagkatapos gawin ang pangunahing programa, lahat ay maayos. Kapag na-mount ko ito sa itaas mismo ng mga motor, nabaliw ito at lubos na hindi naaayon. Sinubukan kong magdagdag ng isang grounded copper clad board sa pagitan ng mga motor at circuit ngunit wala itong pagkakaiba. Sa kalaunan kinailangan kong itaas ang circuit 3/4 "(tingnan ang mga asul na arrow) bago gumana ulit ang robot. Ang isa pang karaniwang mapagkukunan ng mapanirang ingay sa maliliit na mga robot ay maaaring maging mga signal ng pulso. Kung magpapadala ka ng mga signal ng PWM sa mga servo o motor, ang mga wire maaaring kumilos tulad ng mga antena at magpadala ng mga signal na maaaring malito ang iyong mga linya ng pag-input. Upang maiwasan ito, panatilihing pinaghiwalay ang input ng mga microcontroller at output wire hangga't maaari. Panatilihin din ang mga wire na nagdadala ng kuryente sa mga motor mula sa mga linya ng pag-input. Magnet Wire Ang problema ng kapal ng kawad napaka malulutas ang maliliit na mga circuit sa pamamagitan ng paggamit ng 30-36 gauge magnet wire. Gumamit ako ng 36 gauge wire para sa ilang mga proyekto, ngunit nahanap ko itong napakatalino, mahirap hubasin at gamitin. Ang isang mahusay na kompromiso ay 30 gauge magnet wire. Regular magnet maaaring magamit ang wire, ngunit mas gusto ko ang heat strippable magnet wire. Ang wire na ito ay may patong na maaaring mahubaran sa pamamagitan lamang ng paghihinang nito na may sapat na init upang matunaw ang pagkakabukod. Tumatagal ng hanggang 10 segundo upang maihubad ang patong habang naghihinang. Para sa ilan pinong sangkap tulad ng paghihinang sa mga LED o IC, maaari itong maging isang nakakapinsalang init. Ang pinakamahusay na kompromiso para sa akin, ay ang paggamit ng heat strippable magnet wire na ito, ngunit hubasin muna ito. Kumuha muna ako ng isang matalim na kutsilyo at idulas ito sa kable ng pang-magnet upang maalis ang patong at pagkatapos ay paikutin ang kawad hanggang sa mahubad ito nang maayos sa paligid ng diameter nito. Pagkatapos ay hinihinang ko ang natapos na kawad na dulo hanggang sa maayos itong naka-lata. Pagkatapos, maaari mo itong madaling maghinang sa anumang maselan na sangkap na may mas kaunting pagkakataon na makapinsala sa init. Thin Solder Kapag ang mga bahagi ay malapit na magkasama, maaaring mahirap i-solder ang mga ito nang hindi namumula at pinapaikli ang mga kalapit na pad at wire. Ang pinakamahusay na solusyon ay ang paggamit ng isang maliit na naka-adjust na adjustable heat soldering iron (1/32 ") at ang pinakamayat na solder na maaari mong makita. Karaniwang.032" ang lapad ng karaniwang solder na gumagana nang maayos para sa karamihan ng mga bagay. Ang paggamit ng mas payat na.015 "diameter na panghinang ay nagbibigay-daan sa iyo upang madaling makontrol ang dami ng panghinang sa magkasanib. Kung gagamit ka ng pinakamaliit na halaga ng panghinang na kinakailangan, hindi lamang nito kinukuha ang pinakamaliit na dami, ngunit pinapayagan ka ring mabilis itong maghinang ng isang pinagsamang hangga't maaari. Binabawasan nito ang tsansa na mag-overheat at makapinsala sa mga maselan na sangkap tulad ng ICs at mga mount mount LED. Mga Surface Mount Component Ang mga mounting bahagi ng mount ay ang panghuli sa miniaturization. Upang magamit ang mga SOIC na sukat ng IC ay karaniwang ginagamit ko ang manipis na panghinang at pang-wire na kawad. Upang makita ang isang medyo madali paraan upang makagawa ng mga SOIC breakout board o circuit na makikita rito: https://www.inklesspress.com/robot_surface_mount.htmPagdidikit sa Mga Components Sa halip na Pag-solder Ang ilang mga bahagi ng mount mount ay maaari ring direktang nakadikit sa mga circuit board. Maaari kang gumawa ng iyong sariling conductive glue at gamitin idikit ito sa mga LEDs at IC. wick ang c hindi gumagaling na pandikit sa ilalim ng pang-ibabaw na mga mount ng LED at iba pang mga bahagi at maikli ang mga ito. Pagdikit sa Mga Bahagi na Paggamit ng Non-Conductive Glue ng isang 12 volt light bar (hindi ilaw at naiilawan) gamit ang mga mount mount sa ibabaw na nakadikit sa di-kondaktibong pandikit. Natuklasan ko na kung maglagay ka ng isang manipis na pelikula ng malinaw na polish ng kuko sa mga bakas ng tanso at pagkatapos ay pisikal na salansan ang LED at hayaang matuyo ito sa loob ng 24 na oras, maiiwan ka ng isang mahusay na magkasanib na mekanikal na may kakayahang magamit sa kuryente. Ang kola ng polish na pandikit ay mabisang pag-urong at pag-clamp sa mga humantong contact sa mga bakas ng tanso na bumubuo ng isang mahusay na koneksyon sa makina. Dapat itong mai-clamp sa buong 24 na oras. Pagkatapos nito, maaari mo itong subukan para sa kondaktibiti. Kung mag-iilaw ito, maaari mong idagdag ang pangalawang layer ng pandikit. Para sa pangalawang layer gumagamit ako ng isang malinaw na contact semento tulad ng Welders o Goop. Ang makapal na pandikit na ito ay pumapaligid sa mga sangkap at lumiliit din habang dries upang ligtas na masiguro ang isang mahusay na solidong koneksyon sa mga bakas ng tanso. Maghintay ng 24 na oras para matuyo ito bago muling subukan. Dahil sa pagdududa tungkol sa kung gaano ito tatagal, iniwan ko ang asul na LED light bar sa Pic 8 sa loob ng pitong araw at gabi. Ang paglaban ng circuit ay talagang nabawasan sa paglipas ng panahon. Pagkalipas ng buwan, ang bar ay buong ilaw pa rin na walang katibayan ng nadagdagan na paglaban. Gamit ang pamamaraang ito, matagumpay kong naidikit ang napakaliit na mga mount mount sa ibabaw - ang laki ng 0805-- at mas malaki papunta sa tanso na nakasuot ng perfboard. Ang pamamaraan na ito ay nagpapakita ng ilang mga pangako sa paggawa ng talagang maliit na mga circuit, mga display sa LED at mga robot.

Hakbang 4: Paglabag sa Mga Panuntunan

Upang makagawa ng talagang maliliit na mga robot, maaaring kailanganin mong sirain ang maraming mga patakaran na nabanggit sa itaas. Upang gawin si G. Cube sinira ko ang mga sumusunod na panuntunan: 1- Gumamit ako ng isang solong supply ng kuryente sa halip na isa para sa mga motor at isa para sa microcontroller. 2- In-mount ko ang Picaxe microcontroller na napakalapit sa isang motor. ay na-rate para sa mababang kasalukuyang gumuhit at pinatakbo ang mga ito sa mas mataas na mga alon kaysa sa sila ay dinisenyo. Malubhang nililimitahan nito ang buhay ng mga baterya. 4- Pinagsiksik ko ang lahat ng mga wire sa isang hodgepodge na maaaring lumikha ng mga problema sa crosstalk at elektrikal na ingay. Masuwerte lang ako na hindi ito.5- Pinilit ko ang circuit sa robot nang hindi ko muna ito breadboarding. Maaari itong gawing napakahirap ng pag-debug sa circuit. Maaari mong i-download ang Picaxe program code para kay Mr. Cube sa: https://www.inklesspress.com/mr-cube.txt Kung interesado kang makita ang ilan sa iba pang mga robot na aking naitayo, maaari kang pumunta sa: https://www.inklesspress.com/robots.htm Ipinapakita ng Pic 9 sina G. Cube at G. Cube dalawa, R-18, isang 1/3 cubic inch robot na sinimulan kong itayo. Mga detalye sa hakbang 5.

Hakbang 5: Dalawang G. Cube: Gumagawa ng 1/3 Cubic Inch Robot

Matapos gumawa ng isang cubic inch robot na gumana, kailangan kong subukan ang isang bagay na mas maliit. Naglalayon ako para sa isang robot sa paligid ng 1/3 cubic inch. Sa puntong ito, si G. Cube Two ay tungkol sa.56 "x.58" x.72 ". Mayroon itong 08 Picaxe microcontroller na papayagan itong gumalaw nang autonomiya. Ipinapakita ng Pic 10 ang robot sa isang pinuno. Ipinapakita ng Pic 11 ang isa pa gilid ng robot sa isang isang-kapat. Ang dalawang baterya ay cr1220 3volt lithium baterya at mananatili itong makikita kung magkakaroon sila ng sapat na kapasidad upang mapagana ang Picaxe at ang mga motor. Maaaring kailanganin ng mas maraming baterya. Ito ay isang isinasagawa. Kaya't malayo ang dalawang pager motor na gumagana nang maayos upang ilipat at i-on ang robot sa makinis na mga ibabaw. Ang Picaxe microcontroller ay naka-install at na-program at nasubukan. Maidadagdag pa rin ang SOIC L293 motor controller at ang infrared reflector sensor. Kapag natapos na, ito ay maging isa sa pinakamaliit na autonomous na robot sa paligid na may mga sensor at isang microcontroller. Habang ito ay isang maliit na robot, mayroon bang mas maliit na mga amateur robot na mai-program? Oo nga. Tingnan: 1cc Robot: https://diwww.epfl.ch/lami/ mirobots / smoovy.htmlPico Robot:

Pangalawang Gantimpala sa Mga Instructable at RoboGames Robot Contest

Unang Gantimpala sa The Instructables Book Contest