Bumuo ng isang Napakaliit na Robot: Gawin ang Pinakamaliit na Wheeled Robot ng Daigdig na May Gripper .: 9 Mga Hakbang (na may Mga Larawan)

2024 May -akda: John Day | [email protected]. Huling binago: 2024-01-30 13:16

Bumuo ng isang 1/20 cubic inch robot na may isang gripper na maaaring kunin at ilipat ang mga maliliit na bagay. Kinokontrol ito ng isang Picaxe microcontroller. Sa puntong ito ng oras, naniniwala akong maaaring ito ang pinakamaliit na robot na may gulong sa mundo na may gripper. Walang alinlangan na magbabago iyon, bukas o sa susunod na linggo, kapag ang isang tao ay nagtatayo ng mas maliit.

Ang pangunahing problema sa pagbuo ng talagang maliit na mga robot ay ang medyo malaking sukat ng kahit na pinakamaliit na mga motor at baterya. Kinukuha nila ang karamihan ng dami ng isang micro robot. Nag-eeksperimento ako sa mga paraan upang magawa ang mga robot na tunay na mikroskopiko. Bilang isang pansamantalang hakbang, ginawa ko ang tatlong maliliit na robot at ang tagapaglaraw na inilarawan sa itinuturo na ito. Naniniwala ako sa mga pagbabago, ang patunay ng mga robot ng konsepto, na maaaring mai-scale hanggang sa laki ng mikroskopiko. Matapos ang mga taon ng pagtatayo ng maliliit na mga robot (tingnan dito: https://www.instructables.com/id/Building-Small-Robots-Making-One-Cubic-Inch-Micro/), nagpasya ako sa tanging paraan upang makagawa ng pinakamaliit na mga robot posible, ay ang magkaroon ng mga motor, baterya, at maging ang Picaxe microcontroller panlabas sa robot. Ipinapakita ng larawan 1 ang R-20 isang 1/20 kubikong pulgada na robot sa isang barya. Ang larawan 1b at 1c ay nagpapakita ng pinakamaliit na gulong ng robot na nakakataas at may hawak na 8 pin IC. MAY isang VIDEO sa hakbang 3 na ipinapakita ang robot na kumukuha ng isang 8 pin IC at inililipat ito. At isa pang video sa hakbang 5 na nagpapakita ng robot na binubuksan ang isang barya.

Hakbang 1: Mga Tool at Materyales

18x Picaxe microcontroller mula sa Sparkfun: https://www.sparkfun.com/Micro serial servo controller na magagamit mula sa Polulu: https://www.pololu.com/2 mataas na torque servos mula sa Polulu2 standard servos mula sa Polulu.oo5 "makapal na tanso, tanso, o posporong tanso na sheet metal mula sa Micromark2- 1/8 "x 1/16" neodymium magnets1- 1 "x1" x1 "neodymium magnet. Magagamit ang mga magnet mula sa: https://www.amazingmagnets.com/index.asp https://www.goldmine-elec-products.com/clear limang minutong epoxyNagkakasunod na mga mani at boltsTOOLSneedletin snipssoldering irondrillmetal filessmall needle nose pliersPic 2 ay nagpapakita ng ginamit na module ng Picaxe. Ipinapakita ng Pic 2b ang likuran ng module ng Picaxe.

Hakbang 2: Bumuo ng isang 1/20 Cubic Inch Robot

Sa.. ang kahon ay hinihinang sa kaliwang daliri ng gripper. dalawang maliit na magneto ang na-epox sa patayong baras na baluktot upang mabuo ang kanang daliri ng gripper na malayang umiikot. Ito ang dalawang magnet na ito na kinokontrol ng isang panlabas na gumagalaw na umiikot at umiikot na magnetiko patlang na nagbibigay ng lahat ng lakas sa robot. Gumamit ako ng.005 "makapal na phosphor bronze sheet metal para sa mga istraktura ng kahon dahil maaari itong solder at dousnt oxidise o madaling madungisan. Maaari ring magamit ang tanso o tanso. Orihinal na gumamit ako ng maliliit na piraso ng drill upang mag-drill ng mga butas ng tindig sa sheet metal para sa mga umiikot na wire shafts. Matapos masira ang ilan sa kanila sa isang drill press, napunta lang ako sa pagsuntok ng mga butas gamit ang isang malaking karayom at martilyo sa sheet metal. Lumilikha ito ng isang butas na hugis ng kono na maaaring mai-file na flat. Ang mga butas ay hindi kailangang maging isang tumpak na sukat o kahit perpektong inilagay. Sa maliit na sukat na ito, ang pwersa ng pagkikiskisan ay minuto at kung titingnan mo nang mabuti ang mga larawan na makikita mo ginamit ko ang mahabang.1 "karaniwang mga mahahabang pin na header na parisukat, para sa mga shaft at gripper na daliri. Maaari ring magamit ang tanso na tanso. Ang mga gulong bead na salamin ay naka-mount sa mga pin ng tanso na naka-epox sa ilalim ng robot. Mahalagang gumamit ng mga hindi pang-magnetikong materyales para sa konstruksyon o ang kapangyarihan at kontrol ng robot ay maaapektuhan.

Hakbang 3: Isang Robot na Magnetic ng Robot

Ang robot ay may apat na degree na kalayaan. Maaari itong magpatuloy at bumalik, paikutin ang kaliwa o kanan, ilipat ang gripper pataas at pababa, at buksan at isara ang gripper. Larawan 4- Inilipat ko ang apat sa mga board motor na karaniwang gagawin upang gawin ito sa pamamagitan lamang ng pagsuspinde ng isang magnet na pahalang. sa isang dalawang axis gimbal. Dalawang 1/8 "x1 / 8" x1 / 16 "na magnet ay na-epox sa isang patayong poste ng kawad na baluktot upang mabuo ang isang daliri ng mahigpit na pagkakahawak. Ang dalawang magneto ay nakalinya upang kumilos bilang isang pang-akit at lumikha ng isang solong motor na pang-magnet. Ito ay naka-mount sa pinakamaliit na kahon na may iba pang gripper na daliri na na-solder dito. Ang gripper box ay naka-mount sa pangalawang pahalang na axis ng gimbal na may 000 na tanso na tornilyo at nut. Ginamit ko ang tornilyo upang madali ko itong maibukod. para sa mga pagsasaayos. Ang isang panlabas na magnetikong patlang ay naka-mount sa isang makina ng uri ng CNC na maaaring mag-slide ng magnetic feild kasama ang x at y axis at paikutin ito nang pahalang at patayo. Maaaring magawa ito sa isang electro magnet, ngunit pinili kong gumamit ng isa cubic inch neodymium permanent magnet dahil ito ang pinakamadali at pinakamabilis na paraan upang lumikha ng isang malaking magnetic field sa isang maliit na dami. Larawan 4c- Kaya, kasama ang hilagang dulo ng maliit na magnet sa robot na nakaharap patungo sa mas malaking panlabas na timog na dulo ng magnet sa ibaba nito, ang robot magnet ay sumusunod sa motio ng medyo malapit ns ng panlabas na magnetic field. Para sa isang maikling video ng robot na kumukuha ng 8 pin IC, tingnan dito: https://www.youtube.com/embed/uFh9SrXJ1EAO mag-click sa video sa ibaba.

Hakbang 4: CNC Type Robot Controller

Ipinapakita ng Pic 5 ang CNC type robot controller. Ang apat na servos ay nagbibigay ng mga paggalaw sa isang cubic inch neodymium magnet na sinusundan ng gimbal na naka-mount na magnet sa robot. Para sa axis ng x at Y isang mataas na torque servo na may pulley at lider ng pangingisda ang kumukuha sa platform ng fiberglass. Sinasalungat ng isang tagsibol ang paggalaw. Ang platform ay nakasalalay sa dalawang teleskoping na tubo na tanso na kumikilos bilang isang gabay na linear. Ang mga plastik na bearings na ginawa mula sa isang plastic cutting board, sa magkabilang panig ng mga linear na gabay, panatilihin ang antas ng platform. Ang partikular na robot controller na ito ay may isang limitadong saklaw ng ilang mga cubic pulgada. Sa kalaunan ay dapat itong patunayan nang higit pa sa sapat upang makontrol ang tunay na mga mikroskopiko na robot na maaaring mangailangan lamang ng isang saklaw ng ilang cubic centimeter.

Hakbang 5: Magnetic Robot Circuit

Ang tagakontrol ng robot ay binubuo ng isang Picaxe microcontroller na na-program upang magbigay ng isang pagkakasunud-sunod ng mga paggalaw sa robot. Nahanap ko ang Picaxe na ang pinakamadali at pinakamabilis na microcontroller upang mag-hook up at mag-program. Habang ito ay mas mabagal kaysa sa isang karaniwang Pic Micro o Arduino, ito ay higit sa sapat na mabilis para sa karamihan ng mga pang-eksperimentong robot. Para sa iba pang mga proyekto ng Picaxe tingnan ang dito: https://www.inklesspress.com/picaxe_projects.htmAto: https://www.instructables.com/id/Building-Small-Robots-Making-One-Cubic-Inch-Micro/ Kinokontrol ng Picaxe ang robot sa pamamagitan ng seralyeng pagpapadala ng mga utos sa isang Polulu micro serial servo controller. Ang taga-kontrol ng Polulu ay napakaliit at patuloy na hahawak ng hanggang 8 servos sa anumang posisyon na inilagay. Ang mga simpleng utos mula sa Picaxe ay nagbibigay-daan sa iyo upang madaling makontrol ang posisyon, bilis at direksyon ng mga servos. Lubos kong inirerekumenda ang tagakontrol na ito para sa lahat ng mga uri ng mga robot na nakabatay sa servo. Ipinapakita ng eskematiko kung paano nakakonekta ang apat na servo. Patnubayan ng Servo 0 at 1 ang magnet na 1 kasama ang axis ng X at Y. Ang Servo 2 ay isang tuluy-tuloy na umiikot na servo na maaaring paikutin ang pang-akit na higit sa 360 degree. Itinataas ng Servo 3 ang magnet nang bahagya pasulong at paatras upang babaan at maiangat ang gripper. Para sa isang maikling video ng robot na nagiging isang barya, tingnan dito: https://www.youtube.com/embed/wwT0wW-srYgOr i-click ang video sa ibaba:

Hakbang 6: Robot Controller Software

Narito ang programa ng software para sa Picaxe microcontroller. Nagpapadala ito ng mga paunang naka-program na pagkakasunud-sunod sa Polulu servo controller na gumagalaw ng pang-akit sa 3d space upang makontrol ang robot. Sa bahagyang pagbabago, maaari rin itong magamit upang mai-program ang isang Pangunahing Stamp dalawa. Upang ma-program ang Picaxe nalaman kong kinakailangan upang idiskonekta ang Pin 3 (serial output) mula sa servo controller. Kung hindi man ay hindi mai-download ang programa mula sa PC. Natagpuan ko rin na kinakailangan upang idiskonekta ang pin ng tatlong mula sa servo controller kapag binubuksan ang mga circuit, upang maiwasan ang pag-lock ng servo controller. Pagkatapos, pagkatapos ng isang segundo o higit pa ay nakakonekta ko ulit ang pin 3.'Program para sa R-20 pagkakasunod-sunod ng pickup ng magrobot gamit ang isang polulu servo controllerhigh 3 'serial output pinpause 7000' na nakatakda sa 0 posisyonerout 3, t2400, ($ 80, $ 01, $ 04, 1, 35, 127) 'posisyon s1 13-24-35 counter-clockwiseserout 3, t2400, ($ 80, $ 01, $ 04, 0, 35, 127)' posisyon s0 c-clockpause 7000 'level magnetserout 3, t2400, ($ 80, $ 01, $ 04, 3, 23, 127) 'posisyon na midpause 1000' sumulong sa mahabang servo1serout 3, t2400, ($ 80, $ 01, $ 04, 1, 21, 127) 'posisyon na relo dahil sa 1500' grip downserout 3, t2400, ($ 80, $ 01, $ 04, 3, 26, 127) 'posisyon downpause 2000' close gripserout 3, t2400, ($ 80, $ 01, $ 04, 2, 25, 1) 'mabagal na bilis ng orasan 50serout 3, t2400, ($ 80, $ 01, $ 00, 2, 0, 127) 'ihinto ang servo 2 rotatepause 700' sumulong sa shortserout 3, t2400, ($ 80, $ 01, $ 04, 1, 13, 127) 'posisyon na pag-orasan 1000' grip upserout 3, t2400, ($ 80, $ 01, $ 04, 3, 23, 127) 'posisyon na midpointpause 700' lumiko sa kanan 90serout 3, t2400, ($ 80, $ 01, $ 04, 2, 25, 1) 'mabagal na bilis ng orasan 470serout 3, t2400, ($ 80, $ 01, $ 00, 2, 0, 127) 'stop servo 2 rotationpause 1000' forwardserout 3, t2400, ($ 80, $ 01, $ 04, 0, 13, 12) 'posisyon s0 pause 1500' grip downserout 3, t2400, ($ 80, $ 01, $ 04, 3, 25, 12) 'posisyon kalagitnaan 2000' malapit gripserout 3, t2400, ($ 80, $ 01, $ 04, 2, 25, 1) 'mabagal na bilis ng c-relay sa pag-uusap 50serout 3, t2400, ($ 80, $ 01, $ 00, 2, 0, 127) 'ihinto ang servo 2 pag-ikot ng 400' backupserout 3, t2400, ($ 80, $ 01, $ 04, 0, 35, 127) 'posisyon s0 c-clockpause 700' grip upserout 3, t2400, ($ 80, $ 01, $ 04, 3, 22, 12) 'posisyon kalagitnaan 1000panahon 6000' na nakatakda sa 0 posisyonerout 3, t2400, ($ 80, $ 01, $ 04, 1, 35, 127) 'posisyon s1 13- 24-35 c-clockserout 3, t2400, ($ 80, $ 01, $ 04, 0, 35, 127) 'posisyon s0 c-clockloop: goto loop

Hakbang 7: Pagdaragdag ng Mga Sensor

Ang robot na ito ay walang sensor. Upang maging tunay na kapaki-pakinabang bilang isang robot manipulator ng mga maliliit na bagay ay magiging isang kalamangan na magkaroon ng isang loop ng feedback sa microcontroller mula sa iba't ibang mga totoong sensor ng mundo. Upang maiwasan ang paglalagay ng suplay ng kuryente, maaaring magamit ang mga light sensor. Ang laser o infrared light ay maaaring idirekta sa tuktok ng robot at ang mga mechanical mirror o blocker ay maaaring konektado sa mga touch sensor, pressure sensor, o sensor ng temperatura at variable na pagsasalamin na binasa ng mga photocell o isang video camera. Ang isa pang posibilidad na gamitin ang teknolohiya ng RFID upang magpadala ng isang pulso na nagpapagana sa electronics sa robot na bumalik sa halip na isang pagkakakilanlan na numero, isang pagkakasunud-sunod ng mga piraso na kumakatawan sa mga pagkakaiba-iba sa ugnayan o iba pang mga sensor.

Hakbang 8: Iba Pang Mga Magnetically Powered Robots

Ang mga robot na kinokontrol ng mga magnetic field ng iba't ibang mga uri ay hindi bago. Ang ilan sa mga ito ay mikroskopiko at ang ilan ay mas malaki upang maaari silang mai-deploy na medikal sa isang katawang tao. Ang ilan ay gumagamit ng electromagnets na kinokontrol ng computer at ang ilan ay gumagamit ng palipat-lipat na permanenteng mga magnet. Narito ang ilang mga link sa ilan sa mga pinakamahusay at pinakamaliit na pang-eksperimentong mga magnetikong robot na mananaliksik ay nagtatrabaho. Lumilipad ang magnet robot sa isang sentimo. Habang hindi ito talaga lumilipad, umikot ito sa isang kontroladong magnetikong patlang ng computer, katulad ng mga laruan na nagsuspinde ng maliit na mundo ng mundo. Mayroon din itong gripper na lumalawak kapag pinainit ng isang laser at pagkatapos ay nahahawak habang lumalamig ito. Sa kasamaang palad, ang mga robot magnetikong hilaga at timog na mga dulo ay patayo, kaya walang paraan upang makontrol ang paikot na paikutin upang tumpak na i-orient ang gripper. Ito ay bahagyang mas malaki kaysa sa pinakamaliit na robot na ginawa ko na ipinapakita sa hakbang 9.https://www.sciencingaily.com/releases/200904-04-0913205339.htmhttps://news.cnet.com/8301-11386_3-10216870 -76.htmlSwimming magnet robot Isang tunay na microscopic robot na isang spiral na may magnet sa isang dulo. Sa pamamagitan ng isang panlabas na pivoting at umiikot na patlang na magnet, maaari itong mapuntirya sa anumang direksyon at lumangoy sa ilalim ng tubig. spectrum.ieee.org/aug08/6469Medical robots.https://www.medindia.net/news/view_news_main.asp? x = 5464Magnetically kontroladong camera.https://www.upi.com/Science_News/2008/06/05 / Controlled_pill_camera_is_created / UPI-60051212691495 / Narito ang ilang mga mikroskopiko na magnetikong kinokontrol na griper na maaaring gawing chemically o maiinit. grab Kaya't mas katulad sila ng isang microscopic bear trap kaysa sa isang kumpletong gripper. Ipinapakita ng /13010901.asppic 10 ang Magbots R-19, R-20 at R-21, ang tatlong robot na ginawa ko para sa mga eksperimentong ito. Ang pinakamaliit ay ginawang mas maliit sa pamamagitan ng pag-aalis ng isang pivot at ang mga gulong. Pinipigilan ito ng isang buntot na kawad mula sa pagtalikod.

Hakbang 9: Pagbuo ng Kahit Mas Maliliit na Robots

Ipinapakita ng Pic 11 ang Magbot R-21, ang pinakamaliit na magnet na pinalakas ng robot na may isang functional gripper na nagawa ko sa ngayon. Sa.22 "x.20" x.25 "ito ay nasa 1/100 ng isang cubic inch. Sa pamamagitan ng pag-aalis ng mga gulong at isang pivot point (gimbal), ang robot ay mas maliit kaysa sa bersyon ng gulong. Dumulas ito sa metal ang frame ay hindi gaanong kahusay tulad ng isa na may mga gulong. Pinapayagan ng wire tail ang robot na tumba pabalik upang maiangat ang gripper. Ang nasabing isang pagsasaayos ay maaaring magamit upang lumikha ng isang mikroskopiko na laki ng robot. Ang problema sa puntong ito, ay alinman sa paggamit ng maginoo IC teknolohiya upang lumikha ng manipis na istrakturang mekanikal ng pelikula, o upang makabuo ng ilang iba pang kahalili para sa paglikha ng mga istrukturang mikroskopiko. Nagtatrabaho ako dito. Ang mga maliliit na robot na ito ay kumakatawan sa isa sa mga pinakamadaling paraan upang makakuha ng maraming paggalaw sa isang maliit na puwang. Maraming iba pang mga posibleng pagsasaayos ng sa board magnet at mga panlabas na magnetic field na maaaring makabuo ng mga kagiliw-giliw na robot. Halimbawa, ang paggamit ng higit sa tatlo o higit pang umiikot o pivoting na mga magnet sa isang robot, ay maaaring magresulta sa mas maraming antas ng kalayaan at mas tumpak na pagmamanipula ng gripper.

Unang Gantimpala sa Pocket-Sized Contest