Bina Robot Sangat Kecil: Buat Robot Beroda Terkecil di Dunia Dengan Pencengkeram .: 9 Langkah (dengan Gambar)

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Diubah suai terakhir: 2024-01-30 11:13

Bina robot berukuran 1/20 kubik dengan gripper yang dapat mengambil dan menggerakkan objek kecil. Ia dikendalikan oleh mikrokontroler Picaxe. Pada masa ini, saya percaya ini mungkin robot beroda terkecil di dunia dengan gripper. Itu pasti akan berubah, esok atau minggu depan, ketika seseorang membina sesuatu yang lebih kecil.

Masalah utama membina robot yang sangat kecil adalah saiz yang agak besar malahan motor dan bateri terkecil. Mereka mengambil sebahagian besar robot mikro. Saya bereksperimen dengan cara akhirnya membuat robot yang benar-benar mikroskopik. Sebagai langkah sementara, saya membuat tiga robot kecil dan alat kawalan yang dijelaskan dalam arahan ini. Saya percaya dengan pengubahsuaian, bukti robot konsep ini, dapat dikurangkan menjadi ukuran mikroskopik. Setelah bertahun-tahun membina robot kecil (lihat di sini: https://www.instructables.com/id/Building-Small-Robots-Making-One-Cubic-Inch-Micro/), saya memutuskan satu-satunya cara untuk membuat robot terkecil mungkin, mempunyai motor, bateri, dan bahkan mikrokontroler Picaxe di luar robot. gambar 1 menunjukkan robot R-20 a 1/20 inci padu pada sepeser pun. pic 1b dan 1c menunjukkan robot beroda terkecil mengangkat dan memegang IC 8 pin. ADA VIDEO dalam langkah 3 yang menunjukkan robot mengambil IC 8 pin dan menggerakkannya. Dan satu lagi video dalam langkah 5 yang menunjukkan robot menghidupkan sepeser pun.

Langkah 1: Alat dan Bahan

18x mikrokontroler Picaxe dari Sparkfun: https://www.sparkfun.com/Pengawal servo bersiri mikro tersedia dari Polulu: https://www.pololu.com/2 servo tork tinggi dari servo standard Polulu2 dari tembaga tebal Polulu.oo5 ", tembaga, atau logam lembaran gangsa fosfor dari magnet neodymium Micromark2- 1/8 "x 1/16 "1 - magnet neodymium 1 - 1" x1 "x1". Magnet boleh didapati dari: https://www.amazingmagnets.com/index.asp Telescoping brass tubing from Micromark: https://www.micromark.com/ Pin brass dari WalmartGlass beads dari Walmart1 / 10 "fiberglass board board material dari Electronic Goldmine: https://www.goldmine-elec-products.com/ jelas epoksi lima minit Kacang dan baut yang diasingkan

Langkah 2: Bina Robot Inci Kubik 1/20

Pada.40 "x.50" x.46 "isipadu robot Magbot R-20 sedikit kurang dari 1/20 inci padu. Ia dibuat dengan melipat struktur kotak 3 dari logam lembaran bukan magnet. Bahagian dalam terkecil kotak disolder ke jari kiri penggenggam. dua magnet kecil diikat pada batang menegak yang membengkok membentuk jari kanan genggaman yang berputar bebas. Kedua-dua magnet ini dikendalikan oleh pemutar luaran yang bergerak dan berputar magnet medan yang memberikan semua kekuatan kepada robot. Saya menggunakan logam lembaran tembaga fosfor tebal 0,005 untuk struktur kotak kerana boleh disolder dan tidak mudah mengoksidasi atau merosakkan. Tembaga atau tembaga juga dapat digunakan. Pada asalnya saya menggunakan bit gerudi kecil untuk menggerudi lubang galas pada kepingan logam untuk batang dawai berputar. Setelah memecahkan beberapa dari mereka di dalam gerudi, saya akhirnya hanya menebuk lubang dengan jarum besar dan tukul ke dalam kepingan logam. Ini membuat lubang berbentuk kerucut yang kemudian boleh diaplikasikan secara rata. Lubang tidak harus berukuran tepat atau diletakkan dengan sempurna. Pada skala yang kecil ini, daya geseran sangat kecil dan jika anda melihat dengan teliti gambar, anda akan melihat saya menggunakan pin header panjang standard.1 "yang berbentuk persegi, untuk batang dan jari genggam. Kawat tembaga juga dapat digunakan. Roda manik kaca dipasang pada pin tembaga yang tersekat di bahagian bawah robot. Penting untuk menggunakan bahan bukan magnet untuk pembinaan atau kekuatan dan kawalan robot akan terjejas.

Langkah 3: Motor Magnetik Robot

Robot mempunyai empat darjah kebebasan. Ia boleh maju dan mundur, memutar kiri atau kanan, menggerakkan gripper ke atas dan ke bawah, dan membuka dan menutup gripper. Gambar 4- Saya memindahkan empat motor di atas kapal yang biasanya diperlukan untuk melakukan ini dengan hanya menggantung magnet secara mendatar pada gimbal dua paksi. Dua magnet 1/8 "x1 / 8" x1 / 16 "dilekatkan pada batang dawai tegak yang dibengkokkan untuk membentuk satu jari pencengkam. Kedua-dua magnet itu bergaris untuk bertindak sebagai satu magnet dan membuat motor magnet tunggal Ini dipasang di kotak terkecil yang mempunyai jari genggam lain yang disolder ke atasnya. Kotak genggam dipasang ke paksi mendatar kedua gimbal dengan skru dan kacang 000 kuningan. Saya menggunakan skru supaya saya dapat melepaskannya dengan mudah untuk penyesuaian. Medan magnet luaran dipasang pada mesin jenis CNC yang dapat meluncurkan pergerakan magnet di sepanjang paksi x dan y dan memutarnya secara mendatar dan menegak. Ia mungkin dilakukan dengan magnet elektro, tetapi saya memilih untuk menggunakan satu Magnet kekal neodymium inci padu kerana ia adalah kaedah termudah dan terpantas untuk membuat medan magnet yang besar dalam isipadu kecil. Gambar 4c- Jadi, dengan hujung utara magnet kecil di robot menghadap ke arah hujung selatan magnet yang lebih besar di bawahnya, magnet robot mengikuti motio dengan lebih dekat dari medan magnet luaran. Untuk video pendek robot yang mengambil IC 8 pin, lihat di sini: https://www.youtube.com/embed/uFh9SrXJ1EA Atau klik video di bawah.

Langkah 4: Pengawal Robot Jenis CNC

Pic 5 menunjukkan pengawal robot jenis CNC. Empat servo memberikan gerakan ke magnet neodymium satu inci padu yang diikuti oleh magnet yang dipasang gimbal dalam robot. Untuk paksi x dan Y servo torsi tinggi dengan takal dan pemimpin memancing menarik di platform gentian kaca. Mata air menentang gerakan. Platform ini terletak pada dua tiub tembaga teleskop yang berfungsi sebagai panduan linier. Galas plastik yang dibuat dari papan pemotong plastik, di kedua-dua sisi panduan linier, mengekalkan tahap platform. Pengawal robot tertentu ini mempunyai jarak terhad beberapa inci padu. Ini akhirnya terbukti lebih memadai untuk mengawal robot mikroskopik yang sebenarnya hanya memerlukan jarak beberapa sentimeter padu.

Langkah 5: Litar Robot Magnetik

Pengawal robot terdiri daripada mikrokontroler Picaxe yang diprogramkan untuk memberikan urutan gerakan kepada robot. Saya mendapati Picaxe adalah mikrokontroler yang paling mudah dan pantas untuk dihubungkan dan diprogramkan. Walaupun lebih perlahan daripada Pic Micro atau Arduino standard, ia lebih pantas daripada kebanyakan robot eksperimen. Untuk projek Picaxe lain lihat di sini: https://www.inklesspress.com/picaxe_projects.htmDan di sini: https://www.instructables.com/id/Building-Small-Robots-Making-One-Cubic-Inch-Micro/ Picaxe mengendalikan robot dengan menghantar arahan secara bersiri ke pengawal servo siri mikro Polulu. Pengawal Polulu sangat kecil dan akan terus menahan hingga 8 servo dalam kedudukan apa pun yang dimasukkan. Perintah mudah dari Picaxe membolehkan anda mengawal kedudukan, kelajuan dan arah servo dengan mudah. Saya sangat mengesyorkan pengawal ini untuk semua jenis robot berasaskan servo. Skema menunjukkan bagaimana keempat-empat servo dihubungkan. Servo 0 dan 1 memandu magnet 1 di sepanjang paksi X dan Y. Servo 2 adalah servo berputar berterusan yang dapat memutarkan magnet lebih dari 360 darjah. Servo 3 memiringkan magnet sedikit ke hadapan dan ke belakang untuk menurunkan dan mengangkat gripper. Untuk video pendek robot menghidupkan sepeser pun, lihat di sini: https://www.youtube.com/embed/wwT0wW-srYg Atau klik video di bawah:

Langkah 6: Perisian Pengawal Robot

Berikut adalah program perisian untuk mikrokontroler Picaxe. Ia menghantar urutan yang telah diprogramkan ke pengawal servo Polulu yang menggerakkan magnet di ruang 3d untuk mengawal robot. Dengan sedikit pengubahsuaian, ia juga dapat digunakan untuk memprogram Basic Stamp two. Untuk memprogram Picaxe, saya merasakan perlu memutuskan sambungan Pin 3 (output bersiri) dari pengawal servo. Jika tidak, program tidak akan dimuat turun dari PC. Saya juga berpendapat bahawa memutuskan sambungan pin tiga dari pengawal servo semasa menghidupkan litar, untuk mengelakkan pengawal servo terkunci. Kemudian, setelah beberapa saat saya menyambungkan semula pin 3. 'Program untuk urutan pengambilan magrobot R-20 menggunakan pengawal servo polulu tinggi pin output bersiri 3' 7000 'ditetapkan ke 0 kedudukanoutout 3, t2400, ($ 80, $ 01, $ 04, 1, 35, 127) 's1 13-24-35 counter-clockwiseseroutout 3, t2400, ($ 80, $ 01, $ 04, 0, 35, 127)' s0 c-clockpause 7000 'level magnetserout 3, t2400, ($ 80, $ 01, $ 04, 3, 23, 127) 'posisi midpause 1000' bergerak maju servo1serout 3, t2400, ($ 80, $ 01, $ 04, 1, 21, 127) 'clock clockwisepause 1500' grip downserout 3, t2400, ($ 80, $ 01, $ 04, 3, 26, 127) 'downpause 2000' close gripserout 3, t2400, ($ 80, $ 01, $ 04, 2, 25, 1) 'speed speed jam jeda 50serout 3, t2400, ($ 80, $ 01, $ 00, 2, 0, 127) 'stop servo 2 rotatepause 700' bergerak ke hadapan pendek shouterout 3, t2400, ($ 80, $ 01, $ 04, 1, 13, 127) 'position clockpause 1000' grip upserout 3, t2400, ($ 80, $ 01, $ 04, 3, 23, 127) 'midpointpause 700' pusing kanan 90serout 3, t2400, ($ 80, $ 01, $ 04, 2, 25, 1) 'jeda jam kelajuan perlahan 470serout 3, t2400, ($ 80, $ 01, $ 00, 2, 0, 127) 'stop servo 2 rotationpause 1000' forwarderout 3, t2400, ($ 80, $ 01, $ 04, 0, 13, 12) 'position s0 pause 1500' grip downserout 3, t2400, ($ 80, $ 01, $ 04, 3, 25, 12) 'midpause 2000' close gripserout 3, t2400, ($ 80, $ 01, $ 04, 2, 25, 1) 'speed speed c-clockwisepause 50serout 3, t2400, ($ 80, $ 01, $ 00, 2, 0, 127) 'stop servo 2 rotationpause 400' backupserout 3, t2400, ($ 80, $ 01, $ 04, 0, 35, 127) 's0 c-clockpause 700' grip upserout 3, t2400, ($ 80, $ 01, $ 04, 3, 22, 12) 'midpause 1000pause 6000' set to 0 positionerout 3, t2400, ($ 80, $ 01, $ 04, 1, 35, 127) 's1 13- 24-35 c-clockserout 3, t2400, ($ 80, $ 01, $ 04, 0, 35, 127) 's0 c-clockloop: goto loop

Langkah 7: Menambah Sensor

Robot ini tidak mempunyai sensor. Untuk menjadi benar-benar berguna sebagai manipulator robot objek kecil, akan menjadi kelebihan untuk mempunyai gelung maklum balas kepada pengawal mikro dari pelbagai sensor dunia nyata. Untuk mengelakkan meletakkan bekalan kuasa di atas kapal, sensor cahaya dapat digunakan. Lampu laser atau inframerah dapat diarahkan ke bahagian atas robot dan reflektor mekanik atau penyekat boleh disambungkan ke sensor sentuh, sensor tekanan, atau sensor suhu dan pantulan berubah-ubah yang dibaca oleh photocell atau kamera video. Kemungkinan lain adalah menggunakan teknologi RFID untuk menghantar nadi yang memberi kekuatan elektronik pada robot untuk kembali dan bukannya nombor pengenal, urutan bit yang mewakili variasi sentuhan atau sensor lain.

Langkah 8: Robot Bertenaga Magnetik Lain

Robot yang dikendalikan oleh medan magnet pelbagai jenis bukanlah perkara baru. Sebahagian daripadanya bersifat mikroskopik dan ada yang lebih besar sehingga dapat disebarkan secara perubatan di tubuh manusia. Ada yang menggunakan elektromagnet terkawal komputer dan ada yang menggunakan magnet kekal bergerak. Berikut adalah beberapa pautan ke beberapa robot robot eksperimen terbaik dan terkecil yang sedang diusahakan oleh penyelidik. Robot magnet terbang dengan sesen pun. Walaupun ia sebenarnya tidak terbang, ia melayang di medan magnet yang dikendalikan oleh komputer, seperti mainan yang menggantung dunia kecil di bumi. Ia juga mempunyai gripper yang mengembang ketika dipanaskan dengan laser dan kemudian mencengkam ketika sejuk. Malangnya, robot magnetik hujung utara dan selatan menegak, jadi tidak ada cara untuk mengawal putaran putaran untuk mengarahkan pencengkam tepat. Ia sedikit lebih besar daripada robot terkecil yang saya buat yang ditunjukkan pada langkah 9.https://www.sciencedaily.com/releases/200904-04-0913205339.htmhttps://news.cnet.com/8301-11386_3-10216870 -76.html Robot magnet renangSatu robot mikroskopik yang benar-benar berputar dengan magnet pada satu hujungnya. Dengan medan magnet berputar dan berputar luaran, ia boleh ditujukan ke arah mana pun dan berenang di bawah air.https://www.sciencedaily.com/releases/200904-04-0918085333.htm Pil kamera yang boleh diketuai oleh magnet.https:// www. spectrum.ieee.org/aug08/6469 Robot perubatan.https://www.medindia.net/news/view_news_main.asp? x = 5464 Kamera terkawal secara magnetis.https://www.upi.com/Science_News/2008/06/05 / Controlled_pill_camera_is_created / UPI-60051212691495 / Berikut adalah beberapa pencengkam magnet yang dikawal secara mikroskopik yang boleh diaktifkan secara kimia atau haba. ambil. Oleh itu, mereka lebih seperti perangkap beruang mikroskopik daripada gripper yang berfungsi sepenuhnya. /13010901.asppic 10 menunjukkan Magbots R-19, R-20 dan R-21, tiga robot yang saya buat untuk eksperimen ini. Yang terkecil dibuat lebih kecil dengan menghilangkan satu pivot dan roda. Ekor dawai menghalangnya dari terbalik ke belakang.

Langkah 9: Membangun Robot Lebih Kecil

Pic 11 menunjukkan Magbot R-21, robot berkuasa magnet terkecil dengan gripper berfungsi yang saya buat setakat ini. Pada.22 "x.20" x.25 ", ia adalah sekitar 1/100 inci padu. Dengan menghilangkan roda dan satu titik pangsi (gimbal), robot jauh lebih kecil daripada versi beroda. Ia meluncur pada logam bingkai tidak sehalus roda dengan roda. Ekor dawai membolehkan robot bergoyang untuk mengangkat gripper. Konfigurasi seperti itu dapat digunakan untuk membuat robot bersaiz mikroskopik. Masalahnya pada ketika ini, adalah sama ada menggunakan IC konvensional teknologi untuk membuat struktur mekanikal filem nipis, atau untuk mencari alternatif lain untuk membuat struktur mikroskopik. Saya sedang mengusahakannya. Robot kecil ini merupakan salah satu cara termudah untuk mendapatkan banyak gerakan di ruang kecil. Terdapat banyak kemungkinan konfigurasi lain di atas magnet papan dan medan magnet luaran yang dapat menghasilkan robot yang sangat menarik. Contohnya, menggunakan lebih daripada tiga atau lebih magnet berputar atau berpusing pada robot, boleh menghasilkan lebih banyak darjah kebebasan dan manipulasi gripper yang lebih tepat.

Hadiah Pertama dalam Peraduan Berukuran Poket