Φτιάξτε ένα πολύ μικρό ρομπότ: Φτιάξτε το μικρότερο ρομπότ στον κόσμο με ροδάκι: 9 βήματα (με εικόνες)

2024 Συγγραφέας: John Day | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-01-30 08:39

Φτιάξτε ένα ρομπότ 1/20 κυβικών ιντσών με μια λαβή που μπορεί να παραλάβει και να μετακινήσει μικρά αντικείμενα. Ελέγχεται από μικροελεγκτή Picaxe. Αυτή τη στιγμή, πιστεύω ότι αυτό μπορεί να είναι το μικρότερο ρομπότ με τροχούς στον κόσμο με λαβή. Αυτό θα αλλάξει χωρίς αμφιβολία, αύριο ή την επόμενη εβδομάδα, όταν κάποιος κατασκευάσει κάτι μικρότερο.

Το κύριο πρόβλημα με την κατασκευή πραγματικά μικρών ρομπότ είναι το σχετικά μεγάλο μέγεθος ακόμη και των μικρότερων κινητήρων και μπαταριών. Καταλαμβάνουν το μεγαλύτερο μέρος του όγκου ενός μικρο ρομπότ. Πειραματίζομαι με τρόπους για να φτιάξω τελικά ρομπότ που είναι πραγματικά μικροσκοπικά. Ως ενδιάμεσο βήμα, έφτιαξα τα τρία μικροσκοπικά ρομπότ και τον ελεγκτή που περιγράφεται σε αυτό το εκπαιδευτικό. Πιστεύω ότι με τροποποιήσεις, αυτές οι αποδείξεις των εννοιολογικών ρομπότ, θα μπορούσαν να μειωθούν σε μικροσκοπικό μέγεθος. Μετά από χρόνια κατασκευής μικρών ρομπότ (δείτε εδώ: https://www.instructables.com/id/Building-Small-Robots-Making-One-Cubic-Inch-Micro/), αποφάσισα τον μόνο τρόπο να φτιάξω τα μικρότερα ρομπότ πιθανό, ήταν να έχουμε τους κινητήρες, τις μπαταρίες, ακόμη και τον μικροελεγκτή Picaxe εξωτερικά στο ρομπότ. η εικόνα 1 δείχνει το R-20 ένα ρομπότ 1/20 κυβικών ιντσών σε δεκάρα. Οι εικόνες 1β και 1γ δείχνουν το μικρότερο ρομπότ με τροχούς να σηκώνει και να κρατά ένα IC 8 ακίδων. ΥΠΑΡΧΕΙ ΒΙΝΤΕΟ στο βήμα 3 που δείχνει το ρομπότ να παίρνει ένα IC 8 ακίδων και να το μετακινεί. Και ένα άλλο βίντεο στο βήμα 5 που δείχνει το ρομπότ να ενεργοποιεί μια δεκάρα.

Βήμα 1: Εργαλεία και υλικά

Μικροελεγκτής 18x Picaxe από το Sparkfun: https://www.sparkfun.com/Micro serial controller διαθέσιμο από την Polulu: https://www.pololu.com/2 σερβόλες υψηλής ροπής από τυποποιημένα σερβίτσια Polulu2 από Polulu.oo5 "παχύ χαλκό, ορείχαλκο, ή φωσφορούχος χάλκινη λαμαρίνα από Micromark2- 1/8 "x 1/16" μαγνήτες νεοδυμίου1- 1 "x1" x1 "μαγνήτη νεοδυμίου. Μαγνήτες διαθέσιμοι από: https://www.amazingmagnets.com/index.aspTelescoping ορειχάλκινες σωληνώσεις από Micromark: https://www.micromark.com/ Μπρούτζινες καρφίτσες από WalmartGlass σφαιρίδια από Walmart1/10 "υαλοπίνακα υαλοπίνακα από Electronic Goldmine: https://www.goldmine-elec-products.com/clear πεντάλεπτο εποξικόΕπιλεκτικά παξιμάδια και μπουλόνιαΕΡΓΑΛΕΙΑ μπεκ σιδηροπρίονο συγκολλητική σιδερένια μεταλλική πένσα βελόνας από βελόνα Εικόνα 2 δείχνει τη μονάδα Picaxe που χρησιμοποιήθηκε. Η εικόνα 2β δείχνει το πίσω μέρος της μονάδας Picaxe.

Βήμα 2: Δημιουργήστε ένα ρομπότ 1/20 Cubic Inch

Σε.40 "x.50" x.46 "ο όγκος του ρομπότ του Magbot R-20 είναι ελαφρώς μικρότερος από το 1/20 της κυβικής ίντσας. Κατασκευάζεται με την αναδίπλωση 3 δομών κουτιού από μη μαγνητική λαμαρίνα. Το μικρότερο εσωτερικό Το κουτί είναι κολλημένο στο αριστερό δάχτυλο της λαβής. Δύο μικροί μαγνήτες είναι εποξειδωμένοι στον κάθετο άξονα που σκύβει για να σχηματίσει το δεξί δάχτυλο της λαβής που περιστρέφεται ελεύθερα. Είναι αυτοί οι δύο μαγνήτες που ελέγχονται από έναν εξωτερικό κινούμενο και περιστρεφόμενο μαγνητικό πεδίο που παρέχει όλη τη δύναμη στο ρομπότ. Χρησιμοποίησα χαλκό λαμαρίνα 0,005 "πάχους φωσφόρου για τις δομές του κουτιού, επειδή μπορεί να συγκολληθεί και να μην οξειδωθεί ή αμαυρωθεί εύκολα. Θα μπορούσε επίσης να χρησιμοποιηθεί χαλκός ή ορείχαλκος. Αρχικά χρησιμοποίησα μικρά τρυπάνια για να ανοίξω τις οπές ρουλεμάν στο λαμαρίνα για τους περιστρεφόμενους άξονες σύρματος. Αφού έσπασα μερικά από αυτά σε μια πρέσα τρυπανιών, κατέληξα να ανοίγω απλά τρύπες με μια μεγάλη βελόνα και ένα σφυρί στο λαμαρίνα. Αυτό δημιουργεί μια τρύπα σε σχήμα κώνου που μπορεί στη συνέχεια να αρχειοθετηθεί. Οι τρύπες δεν χρειάζεται να είναι ακριβούς μεγέθους ή ακόμη και τέλεια τοποθετημένες. Σε αυτή τη μικρή κλίμακα, οι δυνάμεις τριβής είναι μικρές και αν κοιτάξετε προσεκτικά τις εικόνες θα δείτε ότι χρησιμοποίησα μακριές, τυπικές, καρφίτσες. Οι τροχοί από γυάλινο σφαιρίδιο τοποθετήθηκαν σε ορείχαλκο καρφίτσες εποξειδικά στο κάτω μέρος του ρομπότ.

Βήμα 3: Ένα μαγνητικό μοτέρ ρομπότ

Το ρομπότ έχει τέσσερις βαθμούς ελευθερίας. Μπορεί να πηγαίνει μπροστά και πίσω, να περιστρέφεται αριστερά ή δεξιά, να μετακινεί τη λαβή πάνω και κάτω και να ανοίγει και να κλείνει τη λαβή. Εικόνα 4- Μετατόπισα τους τέσσερις κινητήρες επί του σκάφους που κανονικά θα χρειάζονταν για να γίνει αυτό, απλά αναρτώντας έναν μαγνήτη οριζόντια σε ένα άξονα δύο αξόνων. Δύο μαγνήτες 1/8 "x1/8" x1/16 "είναι εποξειδωμένοι σε έναν κατακόρυφο άξονα σύρματος που είναι λυγισμένος για να σχηματίσει το ένα δάχτυλο της λαβής. Οι δύο μαγνήτες ευθυγραμμίζονται για να λειτουργήσουν ως ένας μαγνήτης και να δημιουργήσουν έναν κινητήρα ενός μαγνήτη Αυτό είναι τοποθετημένο στο μικρότερο κουτί που έχει το άλλο δάχτυλο πιασίματος κολλημένο σε αυτό. Το κουτί πιασίματος είναι τοποθετημένο στον δεύτερο οριζόντιο άξονα του χείλους με μια βίδα και παξιμάδι 000 ορείχαλκου. Χρησιμοποίησα τη βίδα για να μπορώ εύκολα να το χωρίσω για προσαρμογές. Ένα εξωτερικό μαγνητικό πεδίο είναι τοποθετημένο σε ένα μηχάνημα τύπου CNC που μπορεί να σύρει το μαγνητικό άκρο κατά μήκος του άξονα x και y και να το περιστρέψει οριζόντια και κάθετα. Θα μπορούσε να είχε γίνει με ηλεκτρομαγνήτη, αλλά επέλεξα να χρησιμοποιήσω ένα μόνιμος μαγνήτης νεοδυμίου κυβικών ιντσών επειδή είναι ο ευκολότερος και γρηγορότερος τρόπος για να δημιουργήσετε ένα μεγάλο μαγνητικό πεδίο σε μικρό όγκο. Εικόνα 4γ- Έτσι, με το βόρειο άκρο του μικροσκοπικού μαγνήτη στο ρομπότ να βλέπει προς το μεγαλύτερο εξωτερικό νότιο άκρο του μαγνήτη κάτω από αυτό, ο ρομπότ μαγνήτης ακολουθεί αρκετά στενά το κίνημα ns του εξωτερικού μαγνητικού πεδίου. Για ένα σύντομο βίντεο με το ρομπότ να παίρνει ένα IC 8 ακίδων, δείτε εδώ: https://www.youtube.com/embed/uFh9SrXJ1EA r κάντε κλικ στο παρακάτω βίντεο.

Βήμα 4: Ελεγκτής ρομπότ τύπου CNC

Η εικόνα 5 δείχνει τον ελεγκτή ρομπότ τύπου CNC. Τέσσερα σερβίς παρέχουν κινήσεις στον μαγνήτη νεοδυμίου μιας κυβικής ίντσας, τον οποίο ακολουθεί ο μαγνήτης του ρομπότ. Για τον άξονα x και Y ένα σερβο υψηλής ροπής με τροχαλία και οδηγό ψαρέματος τραβάει την πλατφόρμα από fiberglass. Ένα ελατήριο αντιτίθεται στην κίνηση. Η πλατφόρμα στηρίζεται σε δύο τηλεσκοπικούς ορειχάλκινους σωλήνες που λειτουργούν ως γραμμικός οδηγός. Τα πλαστικά ρουλεμάν κατασκευασμένα από πλαστική σανίδα κοπής, εκατέρωθεν των γραμμικών οδηγών, διατηρούν το επίπεδο της πλατφόρμας. Αυτός ο συγκεκριμένος ελεγκτής ρομπότ έχει περιορισμένη εμβέλεια μερικών κυβικών ιντσών. Αυτό θα πρέπει τελικά να αποδειχθεί περισσότερο από επαρκές για τον έλεγχο πραγματικά μικροσκοπικών ρομπότ, τα οποία μπορεί να απαιτούν μόνο εύρος μερικών κυβικών εκατοστών.

Βήμα 5: Κύκλωμα μαγνητικού ρομπότ

Ο ελεγκτής ρομπότ αποτελείται από έναν μικροελεγκτή Picaxe ο οποίος είναι προγραμματισμένος να παρέχει μια ακολουθία κινήσεων στο ρομπότ. Θεωρώ ότι το Picaxe είναι ο ευκολότερος και ταχύτερος μικροελεγκτής για σύνδεση και προγραμματισμό. Ενώ είναι πιο αργό από ένα τυπικό Pic Micro ή Arduino, είναι περισσότερο από αρκετά γρήγορο για τα περισσότερα πειραματικά ρομπότ. Για άλλα έργα Picaxe δείτε εδώ: https://www.inklesspress.com/picaxe_projects.htmΚαι εδώ: https://www.instructables.com/id/Building-Small-Robots-Making-One-Cubic-Inch-Micro/ Το Picaxe ελέγχει το ρομπότ στέλνοντας σειριακές εντολές σε έναν σειριακό servo ελεγκτή μικροσυσκευής Polulu. Το χειριστήριο Polulu είναι πολύ μικρό και μπορεί να κρατήσει συνεχώς έως 8 servos σε όποια θέση και αν τοποθετηθεί. Οι απλές εντολές από το Picaxe σας επιτρέπουν να ελέγχετε εύκολα τη θέση, την ταχύτητα και την κατεύθυνση των servos. Θα συνιστούσα ανεπιφύλακτα αυτόν τον ελεγκτή για όλα τα είδη σερβο -ρομπότ. Το σχηματικό δείχνει πώς συνδέονται τα τέσσερα servos. Τα σερβο 0 και 1 καθοδηγούν τον μαγνήτη 1 κατά μήκος του άξονα Χ και Υ. Το σερβο 2 είναι ένα συνεχόμενο περιστρεφόμενο σερβο που μπορεί να περιστρέψει τον μαγνήτη περισσότερο από 360 μοίρες. Το Servo 3 γέρνει τον μαγνήτη ελαφρώς προς τα εμπρός και προς τα πίσω για να χαμηλώσει και να σηκώσει τη λαβή. Για ένα σύντομο βίντεο με το ρομπότ να ενεργοποιεί μια δεκάρα, δείτε εδώ: https://www.youtube.com/embed/wwT0wW-srYg r κάντε κλικ στο παρακάτω βίντεο:

Βήμα 6: Λογισμικό ελεγκτή ρομπότ

Εδώ είναι το πρόγραμμα λογισμικού για τον μικροελεγκτή Picaxe. Στέλνει προκαθορισμένες ακολουθίες στον σερβο ελεγκτή Polulu ο οποίος μετακινεί τον μαγνήτη σε τρισδιάστατο χώρο για τον έλεγχο του ρομπότ. Με μικρές τροποποιήσεις, θα μπορούσε επίσης να χρησιμοποιηθεί για τον προγραμματισμό μιας Βασικής σφραγίδας δύο. Για τον προγραμματισμό του Picaxe θεώρησα απαραίτητο να αποσυνδέσω το Pin 3 (σειριακή έξοδο) από το σερβοελεγκτή. Διαφορετικά, το πρόγραμμα δεν θα κατεβαίνει από τον υπολογιστή. Βρήκα επίσης απαραίτητο να αποσυνδέσω τον πείρο τρία από το σερβοελεγκτή κατά την ενεργοποίηση των κυκλωμάτων, για να αποτρέψω το κλείδωμα του σερβοελεγκτή. Στη συνέχεια, μετά από ένα δεύτερο περίπου επανασύνδεσα τον ακροδέκτη 3. Πρόγραμμα για την ακολουθία παραλαβής magrobot R-20 χρησιμοποιώντας έναν σερβο ελεγκτή polulu υψηλό 3 'σειριακό pinpause εξόδου 7000' που έχει οριστεί σε 0 positionerout 3, t2400, ($ 80, $ 01, $ 04, 1, 35, 127) 'position s1 13-24-35 counter-clockwiseserout 3, t2400, ($ 80, $ 01, $ 04, 0, 35, 127)' position s0 c-clockpause 7000 'level magnetserout 3, t2400, ($ 80, $ 01, $ 04, 3, 23, 127) 'position midpause 1000' move forward long servo1serout 3, t2400, ($ 80, $ 01, $ 04, 1, 21, 127) 'clock clockwisepause 1500' grip downserout 3, t2400, ($ 80, $ 01, $ 04, 3, 26, 127) 'position downpause 2000' close gripserout 3, t2400, ($ 80, $ 01, $ 04, 2, 25, 1) 'ρολόι αργής ταχύτητας 50serout 3, t2400, ($ 80, $ 01, $ 00, 2, 0, 127) 'stop servo 2 rotatepause 700' move forward shortserout 3, t2400, ($ 80, $ 01, $ 04, 1, 13, 127) 'clockpause 1000' grip upserout 3, t2400, ($ 80, $ 01, $ 04, 3, 23, 127) «θέση μέση παύση 700» στρίψτε δεξιά 90serout 3, t2400, ($ 80, $ 01, $ 04, 2, 25, 1) «αργή ταχύτητα» 470serout 3, t2400, ($ 80, $ 01, $ 00, 2, 0, 127) 'διακοπή σερβο 2 περιστροφής παύση 1000' προς τα εμπρός έξω 3, t2400, ($ 80, $ 01, $ 04, 0, 13, 12) 's0 παύση θέσης 1500' downserout 3, t2400, ($ 80, $ 01, $ 04, 3, 25, 12) 'position midpause 2000' close gripserout 3, t2400, ($ 80, $ 01, $ 04, 2, 25, 1) 'c-clock αργής ταχύτητας cepwisepause 50serout 3, t2400, ($ 80, $ 01, $ 00, 2, 0, 127) 'διακοπή σερβο 2 περιστροφής παύση 400' backupserout 3, t2400, ($ 80, $ 01, $ 04, 0, 35, 127) 's0 c-clockpause 700' λαβή upserout 3, t2400, ($ 80, $ 01, $ 04, 3, 22, 12) 'θέση midpause 1000pause 6000' σε 0 θέσειςout3, t2400, ($ 80, $ 01, $ 04, 1, 35, 127) 'θέση s1 13- 24-35 c-clockserout 3, t2400, ($ 80, $ 01, $ 04, 0, 35, 127) 's0 c-clockloop θέση: goto loop

Βήμα 7: Προσθήκη αισθητήρων

Αυτό το ρομπότ δεν έχει αισθητήρες. Για να είναι πραγματικά χρήσιμος ως χειριστής ρομπότ μικρών αντικειμένων, θα ήταν πλεονέκτημα να υπάρχει ένας βρόχος ανάδρασης στον μικροελεγκτή από διάφορους αισθητήρες πραγματικού κόσμου. Για να αποφύγετε την τοποθέτηση τροφοδοσίας, θα μπορούσατε να χρησιμοποιήσετε αισθητήρες φωτός. Το λέιζερ ή το υπέρυθρο φως θα μπορούσαν να κατευθυνθούν στο πάνω μέρος του ρομπότ και οι μηχανικοί ανακλαστήρες ή οι αποκλειστές θα μπορούσαν να συνδεθούν με αισθητήρες αφής, αισθητήρες πίεσης ή αισθητήρες θερμοκρασίας και μεταβλητή ανάκλαση που διαβάζονται από φωτοκύτταρα ή βιντεοκάμερα. Μια άλλη δυνατότητα είναι η χρήση τεχνολογίας RFID για μεταδίδει έναν παλμό που δίνει τη δυνατότητα στα ηλεκτρονικά του ρομπότ να επιστρέψουν αντί για έναν αναγνωριστικό αριθμό, μια ακολουθία δυαδικών ψηφίων που αντιπροσωπεύουν παραλλαγές στην αφή ή άλλους αισθητήρες.

Βήμα 8: Άλλα ρομπότ με μαγνητική ισχύ

Τα ρομπότ που ελέγχονται από μαγνητικά πεδία διαφόρων τύπων δεν είναι κάτι καινούργιο. Μερικά από αυτά είναι μικροσκοπικά και άλλα μεγαλύτερα ώστε να μπορούν να αναπτυχθούν ιατρικά σε ανθρώπινο σώμα. Ορισμένοι χρησιμοποιούν ηλεκτρομαγνήτες ελεγχόμενους από υπολογιστή και άλλοι χρησιμοποιούν κινητούς μόνιμους μαγνήτες. Ακολουθούν ορισμένοι σύνδεσμοι με μερικά από τα καλύτερα και μικρότερα πειραματικά μαγνητικά ρομπότ που εργάζονται οι ερευνητές. Ρομπότ με ιπτάμενο μαγνήτη σε μια δεκάρα. Ενώ δεν πετάει στην πραγματικότητα, αιωρείται σε ένα μαγνητικό πεδίο ελεγχόμενο από υπολογιστή, όπως τα παιχνίδια που αναστέλλουν μικρή σφαίρα της γης. Έχει επίσης μια λαβή που διαστέλλεται όταν θερμαίνεται με λέιζερ και στη συνέχεια πιάνει καθώς κρυώνει. Δυστυχώς, τα ρομπότ μαγνητικά βόρεια και νότια άκρα είναι κάθετα, οπότε δεν υπάρχει τρόπος ελέγχου της περιστροφικής περιστροφής για τον ακριβή προσανατολισμό της λαβής. Είναι ελαφρώς μεγαλύτερο από το μικρότερο ρομπότ που έφτιαξα, το οποίο φαίνεται στο βήμα 9. -76.html Ρομπότ μαγνήτη κολύμβησης Ένα πραγματικά μικροσκοπικό ρομπότ που είναι μια σπείρα με μαγνήτη στο ένα άκρο. Με εξωτερικό περιστρεφόμενο και περιστρεφόμενο μαγνητικό πεδίο, μπορεί να στοχεύει προς οποιαδήποτε κατεύθυνση και να κολυμπάει κάτω από το νερό. spectrum.ieee.org/aug08/6469 Ιατρικά ρομπότ. https://www.medindia.net/news/view_news_main.asp? x = 5464 Μαγνητικά ελεγχόμενη κάμερα. /Controlled_pill_camera_is_created/UPI-60051212691495/Εδώ είναι μερικές μικροσκοπικές μαγνητικά ελεγχόμενες λαβές που μπορούν να ενεργοποιηθούν χημικά ή θερμικά. αρπάζω. Έτσι, μοιάζουν περισσότερο με μια μικροσκοπική παγίδα αρκούδας παρά με μια πλήρως λειτουργική λαβή. /13010901.asppic 10 δείχνει τα Magbots R-19, R-20 και R-21, τα τρία ρομπότ που έφτιαξα για αυτά τα πειράματα. Το μικρότερο έγινε μικρότερο εξαλείφοντας έναν άξονα και τους τροχούς. Μια συρμάτινη ουρά το εμποδίζει να ανατρέψει προς τα πίσω.

Βήμα 9: Δημιουργία ακόμη μικρότερων ρομπότ

Η φωτογραφία 11 δείχνει το Magbot R-21, το μικρότερο ρομπότ με μαγνητική ισχύ και λειτουργική λαβή που έχω φτιάξει μέχρι τώρα. Σε.22 "x.20" x.25 "είναι περίπου 1/100 του κυβικού ίντσας. Εξαλείφοντας τους τροχούς και ένα σημείο περιστροφής (gimbal), το ρομπότ είναι πολύ μικρότερο από την τροχήλατη έκδοση. Γλιστράει στο μέταλλο πλαίσιο όχι τόσο ομαλά όσο αυτό με τροχούς. Η συρμάτινη ουρά επιτρέπει στο ρομπότ να κουνηθεί προς τα πίσω για να σηκώσει τη λαβή. Μια τέτοια διαμόρφωση θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί για τη δημιουργία ενός ρομπότ μικροσκοπικού μεγέθους. Το πρόβλημα σε αυτό το σημείο, είναι είτε η χρήση συμβατικού IC τεχνολογία για τη δημιουργία μηχανικών δομών λεπτής μεμβράνης ή για να βρούμε κάποια άλλη εναλλακτική λύση για τη δημιουργία μικροσκοπικών δομών. Εργάζομαι σε αυτό. Αυτά τα μικρά ρομπότ αντιπροσωπεύουν έναν από τους ευκολότερους τρόπους για να έχετε πολλή κίνηση σε ένα μικρό χώρο. Υπάρχουν πολλοί άλλες πιθανές διαμορφώσεις μαγνητών επί του σκάφους και εξωτερικών μαγνητικών πεδίων που θα μπορούσαν να παράγουν πολύ ενδιαφέροντα ρομπότ. Για παράδειγμα, η χρήση περισσότερων από τριών ή περισσότερων περιστρεφόμενων ή περιστρεφόμενων μαγνητών σε ένα ρομπότ, θα μπορούσε να οδηγήσει σε περισσότερους βαθμούς ελευθερίας και πιο ακριβή χειρισμό του πιασίματος.

Πρώτο Βραβείο στον Διαγωνισμό Τσέπης