בנה רובוט קטן מאוד: צור את הרובוט הגלגלים הקטן ביותר בעולם בעזרת אחיזה: 9 שלבים (עם תמונות)

2024 מְחַבֵּר: John Day | [email protected]. שונה לאחרונה: 2024-01-30 09:18

בנה רובוט בגודל 1/20 אינץ 'עם אחיזת שיכול לאסוף ולהזיז חפצים קטנים. הוא נשלט על ידי מיקרו -פיקסל Picaxe. בנקודת הזמן הזו, אני מאמין שזה עשוי להיות רובוט הגלגלים הקטן בעולם עם תפס. אין ספק שזה ישתנה, מחר או בשבוע הבא, כאשר מישהו יבנה משהו קטן יותר.

הבעיה העיקרית בבניית רובוטים קטנים באמת היא הגודל הגדול יחסית של אפילו המנועים והסוללות הקטנים ביותר. הם תופסים את רוב נפחו של רובוט מיקרו. אני מתנסה בדרכים ליצור בסופו של דבר רובוטים שהם באמת מיקרוסקופיים. כשלב ביניים, הכנתי את שלושת הרובוטים הזעירים ואת הבקר המתואר במדריך זה. אני מאמין שעם שינויים, הוכחות אלה של רובוטים מושגים, ניתן להקטין אותם לגודל מיקרוסקופי. לאחר שנים של בניית רובוטים קטנים (ראה כאן: https://www.instructables.com/id/Building-Small-Robots-Making-One-Cubic-Inch-Micro/), החלטתי את הדרך היחידה לייצר את הרובוטים הקטנים ביותר אפשרי, היה להחזיק את המנועים, הסוללות ואפילו את המיקרו -פיקסל Picaxe חיצוני לרובוט. בתמונה 1 נראה R-20 רובוט בגודל 1/20 אינץ 'בגרוש. תמונה 1b ו- 1c מציגה רובוט הגלגלים הקטן ביותר מרים ומחזיק IC עם 8 פינים. יש סרטון בשלב 3 שמראה את הרובוט מרים IC 8 פינים ומזיז אותו. ועוד סרטון בשלב 5 שמראה את הרובוט מפעיל אגורה.

שלב 1: כלים וחומרים

18x מיקרו -בקר Picaxe מ- Sparkfun: https://www.sparkfun.com/ בקר סרוו סדרתי מיקרו זמין מפולולו: https://www.pololu.com/2 סרוו מומנט גבוה מ- Polulu2 סרוו סטנדרטי מ- Polulu.oo5 "נחושת עבה, פליז או מתכת ברונזה זרחנית ממגנטים Micromark2- 1/8 "x 1/16" ניאודימיום 1 "x1" x1 "x1" מגנט ניאודימיום. מגנטים זמינים בכתובת: https://www.amazingmagnets.com/index.asp צינורות פליז מברשת מ- Micromark: https://www.micromark.com/ סיכות דשא מחרוזי WalmartGlass מ- Walmart חומר מעגל פיברגלס בגודל 10 אינץ 'ממכרה זהב אלקטרוני: https://www.goldmine-elec-products.com/clear חמש דקות אפוקסי מגוון אגוזים וברגים TOOLSneedletin snip-soldering nonondrillmetal files tanged needle in Pic 2e מראה את מודול Picaxe בשימוש. תמונה 2b מציגה את החלק האחורי של מודול Picaxe.

שלב 2: בנה רובוט של 1/20 אינץ 'מעוקב

בגודל.40 "x.50" x.46 "נפח הרובוט של ה- Magbot R-20 הוא מעט פחות מ -1/20 אינץ 'מעוקב. הוא עשוי על ידי קיפול 3 מבני קופסאות של מתכת לא מגנטית. הפנימי הקטן ביותר הקופסה מולחמת באצבע השמאלית של הלוחץ. שני מגנטים קטנים מוקפים אל הפיר האנכי המתכופף ליצירת האצבע הימנית של האוחז המסתובב בחופשיות. אלה שני המגנטים הנשלטים על ידי מסתובב ומסתובב מגנטי חיצוני שדה המספק את כל הכוח לרובוט.השתמשתי במתכת ברונזה עבה זרחן בגודל 0.005 אינץ 'למבני הקופסה מכיוון שניתן להלחם ולא לחמצן או להכתים בקלות. ניתן להשתמש גם בנחושת או בפליז. במקור השתמשתי במקדחים קטנים כדי לקדוח את חורי הנושא במתכת עבור פיר החוטים המסתובבים. לאחר ששברתי כמה מהם במכבש, בסופו של דבר רק חבטתי בחורים עם מחט גדולה ופטיש לתוך המתכת. זה יוצר חור בצורת חרוט שאחר כך ניתן להגיש אותו שטוח. החורים לא חייבים להיות בגודל מדויק או אפילו במיקום מושלם. בקנה מידה קטן זה, כוחות החיכוך זעירים ואם תסתכל מקרוב על התמונות תראה השתמשתי בסיכות כותרת ארוכות.1 אינץ 'סטנדרטיות שהן מרובעות, עבור הפירים ואצבעות האחיזה. ניתן להשתמש גם בחוט נחושת. גלגלי חרוזי הזכוכית הותקנו על סיכות פליז המופעלות בתחתית הרובוט. חשוב להשתמש בחומרים לא מגנטיים לבנייה או שהכוח והשליטה של הרובוט יושפעו לרעה.

שלב 3: מנוע מגנטי לרובוט

לרובוט יש ארבע דרגות חופש. זה יכול ללכת קדימה ואחורה, לסובב שמאלה או ימינה, להזיז את האוחז למעלה ולמטה ולפתוח ולסגור את האוחז. תמונה 4- העברתי את ארבעת המנועים על הלוח שבדרך כלל היה צריך לעשות זאת על ידי השעיית מגנט אופקית על גימבל דו ציר. שני מגנטים בגודל 1/8 "x1/8" x1/16 "מאופוקסים לפיר אנכי של חוט כפוף ליצירת אצבע אחת של האוחז. שני המגנטים מסודרים בשורה כדי לפעול כמגנט אחד וליצור מנוע מגנט יחיד..זה מותקן בתיבה הקטנה ביותר שאצבע אחיזת האחרת שלה מולחמת אליה. קופסת האחיזה מותקנת לציר האופקי השני של הג'ימבל עם בורג פליז ואום 000. השתמשתי בבורג כדי שאוכל לפרק אותו בקלות להתאמות. שדה מגנטי חיצוני מותקן על מכונה מסוג CNC שיכולה להחליק את המילוי המגנטי לאורך ציר x ו- y ולסובב אותו אופקית ואנכית. זה היה יכול להיעשות בעזרת מגנט אלקטרו, אבל בחרתי להשתמש במגנט אחד מגנט קבוע ניאודימיום סנטימטר מעוקב מכיוון שזו הדרך הקלה והמהירה ביותר ליצור שדה מגנטי גדול בנפח קטן. פיק 4c- כך שהקצה הצפוני של המגנט הזעיר ברובוט פונה לכיוון הקצה הדרומי החיצוני הגדול יותר של המגנט מתחתיו, מגנט הרובוט עוקב מקרוב אחר המוטיב ns של השדה המגנטי החיצוני. לסרטון קצר של הרובוט הקולט IC 8 פינים, ראה כאן: https://www.youtube.com/embed/uFh9SrXJ1EA או לחץ על הסרטון למטה.

שלב 4: בקר רובוט מסוג CNC

תמונה 5 מציגה את בקר הרובוט מסוג CNC. ארבעה סרוו מספקים תנועות למגנט הניאודימיום הסנטימטר המעוקב שאחריו עוקב אחר המגנט המותקן בג'ימבל ברובוט. לציר x ו- Y סרוו מומנט גבוה עם גלגלת ומוביל דיג מושך את רציף הפיברגלס. מעיין מתנגד לתנועה. הרציף נשען על שני צינורות פליז טלסקופיים הפועלים כמנחה לינארית. מיסבי פלסטיק העשויים מקרש חיתוך מפלסטיק, משני צדי המדריכים הליניאריים, שומרים על הרמה. לבקר הרובוט המסוים הזה יש טווח מוגבל של כמה סנטימטרים מעוקבים. בסופו של דבר זה אמור להיות יותר ממספיק לשליטה ברובוטים מיקרוסקופיים באמת שעשויים לדרוש רק טווח של כמה סנטימטרים מעוקבים.

שלב 5: מעגל רובוט מגנטי

בקר הרובוט מורכב מבקר מיקרו Picaxe אשר מתוכנת לספק רצף תנועות לרובוט. אני מוצא שה- Picaxe הוא המיקרו -בקר הקל והמהיר ביותר להתחבר ולתכנת. הוא אמנם איטי יותר מ- Pic Micro או Arduino סטנדרטיים, אך הוא מספיק מהיר מספיק עבור רוב הרובוטים הניסיוניים. לפרויקטים אחרים של Picaxe ראה כאן: https://www.inklesspress.com/picaxe_projects.htm וכאן: https://www.instructables.com/id/Building-Small-Robots-Making-One-Cubic-Inch-Micro/ ה- Picaxe שולט ברובוט על ידי שליחה סדרתית של פקודות לבקר סרוו מיקרו סדרתי של פולולו. בקר פולולו קטן מאוד ויכול להכיל עד 8 סרווים ברציפות בכל עמדה שהם מכניסים. פקודות פשוטות מה- Picaxe מאפשרות לך לשלוט בקלות על המיקום, המהירות והכיוון של הסרוווס. אני מאוד ממליץ על בקר זה לכל מיני רובוטים מבוססי סרוו. התרשים מראה כיצד מחוברים ארבעת הסרווואים. סרוו 0 ו -1 מנחים את המגנט 1 לאורך ציר ה- X וה- Y. סרוו 2 הוא סרוו מסתובב רציף שיכול לסובב את המגנט יותר מ -360 מעלות. סרוו 3 מטה את המגנט מעט קדימה ואחורה כדי להוריד ולהרים את האוחז. סרטון קצר של הרובוט שמפעיל פרוטה, ראה כאן: https://www.youtube.com/embed/wwT0wW-srYg או לחץ על סרטון למטה:

שלב 6: תוכנת בקר רובוט

להלן תוכנת המיקרו -בקר Picaxe. הוא שולח רצפים מתוכנתים מראש לבקר סרוו פולו המניע את המגנט בחלל תלת-ממדי כדי לשלוט ברובוט. עם שינויים קלים, זה יכול לשמש גם לתכנת חותמת בסיסית 2. לתכנת ה- Picaxe מצאתי צורך לנתק את פין 3 (פלט סדרתי) מבקר הסרווו. אחרת התוכנית לא תוריד מהמחשב. מצאתי גם צורך לנתק את סיכה שלוש מבקר הסרוו בעת הפעלת המעגלים, כדי למנוע מבקר הסרווו להינעל. לאחר מכן, לאחר שנייה בערך חיברתי שוב את סיכה 3. 'התוכנית לרצף איסוף מגרובוט R-20 באמצעות בקר סרוו פולולו סיכת פלט סדרתית 3' סיכה גבוהה 7000 'מוגדרת ל- 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' התקדם קדימה servo1serout 3, t2400, ($ 80, $ 01, $ 04, 1, 21, 127) 'position clockwisepause 1500' grip downerout 3, t2400, ($ 80, $ 01, $ 04, 3, 26, 127) 'position downpause 2000' close gripserout 3, t2400, ($ 80, $ 01, $ 04, 2, 25, 1) 'מהירות שעון מהירות איטית 50serout 3, t2400, ($ 80, $ 01, $ 00, 2, 0, 127) 'stop servo 2 rotatepause 700' התקדם קדימה מכנס קצר 3, t2400, ($ 80, $ 01, $ 04, 1, 13, 127) 'position clockpause 1000' grip upserout 3, t2400, ($ 80, $ 01, $ 04, 3, 23, 127) 'מיקום אמצע נקודה 700' פנה ימינה 90 שדרה 3, t2400, ($ 80, $ 01, $ 04, 2, 25, 1) 'שעון מהירות איטית' 470serout 3, t2400, ($ 80, $ 01, $ 00, 2, 0, 127) 'עצור סרוו 2 סיבוב, הפסקה 1000' קדימה, קו 3, t2400, ($ 80, $ 01, $ 04, 0, 13, 12) 'עמדה s0 הפסקה 1500' אחיזה downserout 3, t2400, ($ 80, $ 01, $ 04, 3, 25, 12) 'position midpause 2000' close gripserout 3, t2400, ($ 80, $ 01, $ 04, 2, 25, 1) '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) 'position s0 c-clockpause 700' grip upserout 3, t2400, ($ 80, $ 01, $ 04, 3, 22, 12) 'position midpause 1000pause 6000' set to 0 positions 3, t2400, ($ 80, $ 01, $ 04, 1, 35, 127) 'עמדה s1 13- 24-35 C-Clockserout 3, t2400, ($ 80, $ 01, $ 04, 0, 35, 127) 'עמדה s0 c-clockloop: לולאת לילה

שלב 7: הוספת חיישנים

לרובוט הזה אין חיישנים. כדי להיות שימושי באמת כמניפולטור רובוט של אובייקטים קטנים יהיה זה יתרון אם יש לולאת משוב לבקר המיקרו מחיישנים שונים בעולם האמיתי. כדי להימנע מהכנסת ספק כוח על הלוח, ניתן להשתמש בחיישני אור. אור לייזר או אינפרא אדום יכול להיות מופנה לראש הרובוט וניתן לחבר מחזירי אור או חוסמים מכניים לחיישני מגע, חיישני לחץ או חיישני טמפרטורה ולהחזרה משתנה הנקראת על ידי תאי פוטו או מצלמת וידיאו. אפשרות נוספת היא להשתמש בטכנולוגיית RFID כדי לשדר דופק המניע את האלקטרוניקה על הרובוט לחזור במקום מספר מזהה, רצף סיביות המייצגים וריאציות במגע או חיישנים אחרים.

שלב 8: רובוטים אחרים המופעלים במגנט

רובוטים הנשלטים על ידי שדות מגנטיים מסוגים שונים אינם דבר חדש. חלקם מיקרוסקופיים וחלקם גדולים יותר כך שניתן לפרוס אותם מבחינה רפואית בגוף אדם. חלק משתמשים באלקטרומגנטים הנשלטים על ידי מחשב וחלקם משתמשים במגנטים קבועים נעים. להלן כמה קישורים לכמה מהחוקרים הרובוטיים המגנטיים הניסיוניים הטובים והקטנים ביותר שעובדים עליהם. רובוט מגנט עף על אגורה. בזמן שהוא לא באמת עף, הוא מרחף בשדה מגנטי מבוקר מחשב, בדומה לאותם צעצועים התולים גלובוס קטן של כדור הארץ. יש לו גם אחיזת מתרחבת כאשר מחממים אותו בלייזר ואז תופסים אותו כשהוא מתקרר. לרוע המזל, הרובוטים הקצהיים הצפוניים והדרומיים המגנטיים הם אנכיים, כך שאין דרך לשלוט בסיבוב הסיבוב כדי לכוון את הלוחט במדויק. הוא מעט גדול יותר מהרובוט הקטן ביותר שיצרתי המוצג בשלב 9. //www.sciencedaily.com/releases/200904-04-0913205339.htmhttps://news.cnet.com/8301-11386_3-10216870 -76.html רובוט מגנט שחייה רובוט מיקרוסקופי באמת שהוא ספירלה עם מגנט בקצה אחד. עם שדה מגנטי מסתובב וסיבוב חיצוני, ניתן לכוון אותו לכל כיוון ולשחות מתחת למים. Http://www.sciencedaily.com/releases/200904-04-0918085333.htm גלולת מצלמה ניתנת להתנדבות באמצעות מגנטים. spectrum.ieee.org/aug08/6469 רובוטים רפואיים. https://www.medindia.net/news/view_news_main.asp? x = 5464 מצלמה מבוקרת מגנטית. https://www.upi.com/Science_News/2008/06/05 /Controlled_pill_camera_is_created/UPI-60051212691495/להלן כמה אחיזים מבוקרים מגנטית מיקרוסקופיים שניתן להפעיל כימית או להפעיל חום. לִתְפּוֹס. אז הם דומים יותר למלכודת דובים מיקרוסקופית מאשר אחיזה תפקודית מלאה. Http://www.sciencedaily.com/releases/200901-01-0912201137.htmhttps://www.rsc.org/chemistryworld/News/2009/January /13010901.asppic 10 מציג את ה- Magbots R-19, R-20 ו- R-21, שלושת הרובוטים שיצרתי לניסויים אלה. הקטן ביותר נעשה קטן יותר על ידי ביטול ציר אחד והגלגלים. זנב תיל מונע ממנו להתהפך לאחור.

שלב 9: בניית רובוטים קטנים אפילו יותר

בתמונה 11 מוצג ה- Magbot R-21, הרובוט הקטן ביותר המונע במגנטיות עם אחיזה פונקציונלית שהכנתי עד כה. בגודל.22 "x.20" x.25 "הוא בסביבות 1/100 אינץ 'מעוקב. על ידי ביטול הגלגלים ונקודת ציר אחת (גימבל), הרובוט קטן בהרבה מהגרסה הגלגלית. הוא מחליק על המתכת המסגרת לא ממש חלקה כמו זו עם גלגלים. זנב החוט מאפשר לרובוט להתנדנד לאחור להרים את האוחז. ניתן להשתמש בתצורה כזו ליצירת רובוט בגודל מיקרוסקופי. הבעיה בשלב זה היא או להשתמש ב- IC קונבנציונאלי. טכנולוגיה ליצירת מבנים מכניים של סרט דק, או להמציא אלטרנטיבה אחרת ליצירת מבנים מיקרוסקופיים. אני עובד על זה. רובוטים קטנים אלה מייצגים את אחת הדרכים הקלות ביותר לתנועה רבה בחלל קטן. יש רבות תצורות אפשריות אחרות של מגנטים על הלוח ושדות מגנטיים חיצוניים שיכולים לייצר רובוטים מעניינים מאוד. לדוגמה, שימוש ביותר משלושה מגנטים מסתובבים או מסתובבים על רובוט, עלולים לגרום ליותר דרגות חופש ומניפולציה מדויקת יותר של הלוחץ.

פרס ראשון בתחרות בכיס