Mazu robotu būvēšana: viena kubik collu mikrosumo robotu izgatavošana un mazāki: 5 soļi (ar attēliem)

2024 Autors: John Day | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2024-01-30 10:58

Šeit ir sniegta sīka informācija par sīku robotu un shēmu izveidi. Šī pamācība aptvers arī dažus pamata padomus un paņēmienus, kas ir noderīgi jebkura izmēra robotu veidošanā. Man viens no lielākajiem izaicinājumiem elektronikā ir redzēt, cik mazu robotu es varu izveidot. Skaisti elektronikā ir tas, ka komponenti kļūst arvien mazāki, lētāki un efektīvāki neticami ātrā tempā. Iedomājieties, ja automobiļu tehnoloģijas būtu tādas. Diemžēl mehāniskās sistēmas šobrīd nevirzās uz priekšu tik strauji kā elektronika. Tas noved pie vienas no galvenajām grūtībām, veidojot ļoti mazus robotus: mēģinot iekļauties nelielā telpā, mehānisko sistēmu, kas robotu kustina. Mehāniskā sistēma un baterijas mēdz aizņemt lielāko daļu patiešām maza robota. 1. attēlā redzams Cube R-16 kungs, viena kubikcentimetra mikro-sumo robots, kas spēj reaģēt uz savu vidi ar mūzikas vadu ūsām (buferis) slēdzis). Tas var pārvietoties un izpētīt nelielas kastes perimetru. To var attālināti vadīt, izmantojot universālu TV infrasarkano tālvadības pulti, kas ir iestatīta Sony televizoram. Tam var būt arī ieprogrammēts Picaxe mikrokontrolleris ar reakcijas modeļiem. Sīkāka informācija sākas ar 1. darbību.

1. darbība: viena kubikcentimetra robota sastāvdaļas

Cube R-16 kungs ir sešpadsmitais mans uzbūvētais robots. Tas ir viena kubikcentimetra robots, kura izmēri ir 1 "x1" x1 ". Tas spēj autonomi programmēt vai rīkoties ar tālvadību. Tas nav domāts kā kaut kas ļoti praktisks vai īpaši noderīgs. Tas ir tikai prototips un koncepcijas pierādījums. Tomēr tas ir noderīgi tādā nozīmē, ka neliela robota izveide ļauj uzlabot savas miniaturizācijas prasmes robotiem un citām nelielām shēmām. Mazu robotu un ķēžu veidošana tas aizņem divreiz vairāk laika, nekā tas parasti būtu nepieciešams, lai izveidotu vienu un to pašu ķēdi lielākā telpā. Lai lodētu vai līmētu, mazie komponenti un vadi ir jāpatur vietā. Ir vajadzīgas visu veidu skavas. Spilgta darba gaisma un labas palielināmās austiņas vai Fiksēts palielināmais stikls ir obligāts. Small Motors g zema apgriezienu skaita pārnesumu motori, kas ir pietiekami mazi, nav tik vienkārši. Kubs izmanto sīkus peidžeru pārnesumu motorus, kuru pārnesumskaitlis ir 25: 1. Šajā pārnesumā robots ir ātrāks, nekā es gribētu, un nedaudz raustās. Lai ietilptu telpā, dzinējiem bija jābūt nobīdītiem ar vienu riteni vairāk uz priekšu nekā otru. Pat ar to tas virzās uz priekšu, atpakaļ un pagriežas labi. Motori tika pieslēgti pie plātnes ar 24 gabarītu vadu, kas tika pielodēts un pēc tam pielīmēts ar kontaktcementu. Robota aizmugurē 4-40 izmēra neilona skrūve tika ieskrūvēta caurumā zem apakšējās shēmas plates. Šī gludā plastmasas skrūvju galva darbojas kā ritentiņš, lai līdzsvarotu robotu. To var redzēt 4. attēla apakšējā labajā stūrī. Tādējādi riteņa attālums robota apakšā ir aptuveni 1/32 collas. Lai uzstādītu riteņus, uz motoriem uzstādītie 3/16 collu plastmasas skriemeļi tika ieslēgti un tad, vērpjot, tie tika slīpēti pareizajā diametrā. Pēc tam tie tika ievietoti metāla mazgātāja atverē, kas ietilpa neilona mazgātāja iekšpusē, un viss tika epoksidēts kopā. Pēc tam ritenis tika pārklāts ar diviem šķidrās lentes gumijas slāņiem, lai nodrošinātu vilkmi. Izmantoto pārnesumu motoru darbībai nepieciešama diezgan liela strāva (90-115ma). Tā rezultātā rodas mazs robots, kas brokastīs ēd baterijas. Labākais, ko tajā laikā varēju atrast, bija 3-LM44 litija pogu baterijas. Ļoti mazu šāda veida robotu akumulatora darbības laiks ir tik īss (dažas minūtes), ka viņi parasti nevar darīt neko praktiski tuvu. Vietā bija tikai trīs 1,5 voltu baterijas, tāpēc tās darbināja gan motorus, gan Picaxe kontrolieri. Elektriskā trokšņa dēļ, ko var radīt mazi līdzstrāvas motori, viens barošanas avots visam parasti nav laba ideja. Bet līdz šim tas darbojas labi. Šī viena collu robota telpa bija tik šaura, ka 28 gabarītu stieples izolācijas biezums (no lentes kabeļa) izrādījās problēma. Es knapi varēju salikt abas robota puses. Manuprāt, aptuveni 85% no robota tilpuma ir piepildīti ar komponentiem. Robots bija tik mazs, ka pat ieslēgšanas-izslēgšanas slēdzis bija problemātisks. Galu galā es varētu nomainīt neapstrādātas ūsas ar infrasarkanajiem sensoriem. Man burtiski ir beigusies viegli lietojamā telpa, tāpēc, lai izmantotu kaut ko vairāk, neizmantojot virsmas montāžas tehnoloģiju, būtu interesants izaicinājums. Man patīk izmantot atloka konstrukciju patiešām maziem robotiem. Skatiet 2. attēlu. Tas sastāv no divām pusēm, kas ir savienojamas kopā ar 1 collu sloksnes galviņām un kontaktligzdām. Tas nodrošina vieglu piekļuvi visiem komponentiem, atvieglojot ķēžu atkļūdošanu vai izmaiņu veikšanu. 3. attēlā parādīta dažu galvenās sastāvdaļas. MATERIALS2 GM15 Gear Motors- 25: 1 6mm Planetary Gear Pager Motor: https://www.solarbotics.com/motors_accessories/4/18x Picaxe mikrokontrolleris pieejams: https://www.hvwtech.com/products_list.asp ? CatID = 90 & SubCatID = 249 & SubSubCatID = 250L293 motora kontrolieris DIP IC: https://www.mouser.com.mouser.com3 LM44 1.5V. Litija pogu elementi: https://www.mouser.comMazi zils ieslēgšanas-izslēgšanas slēdzis: https://www.jameco.com Plāns lodēt.015 collu kolofonija lodēt: https:// www.mouser.comResistori un 150 uf tantala kondensators. 1 collu vara šķiedras stikla šķiedras plātne no: https://www.allelectronics.com/cgi-bin/item/ECS-4/455/SOLDERABLE_PERF _BOARD, _LINE_PATTERN_.html Performix (tm) šķidrā lente, melna-pieejama vietnē Wal-Mart vai

2. darbība: viena kubikcentimetra robota ķēde

4. attēlā parādīta 18x Picaxe mikrokontrollera un motora kontrollera L293 atrašanās vieta, kas ir robota galvenās shēmas. Būvniecības laikā es nevarēju iegūt Picaxe vai L293 virsmas montāžas versijas. Izmantojot virsmas stiprinājuma IC, noteikti būtu vairāk vietas papildu shēmām un sensoriem. 18x Picaxe Microcontoller Lai gan tiem ir mazāk atmiņas un tie nav tik ātri kā PicMicros, Arduino, Basic Stamp vai citi mikrokontrolleri, tie ir pietiekami ātri lielākajai daļai mazo eksperimentālo robotu. Vairākus no tiem var viegli savienot kopā, kad nepieciešams lielāks ātrums vai atmiņa. Viņi ir arī ļoti piedodoši. Es esmu tos tieši pielodējis, saīsinājis un pārslogojis to izejas, un man tas vēl ir jāizdeg. Tā kā tos var programmēt BASIC programmēšanas valodā, tos ir arī vieglāk programmēt nekā lielāko daļu mikrokontrolleru. Ja vēlaties izveidot patiešām mazu, 08M un 18x Picaxe kontrolieri ir pieejami virsmas montāžas veidā (SOIC-Small Outline integrētās shēmas). Lai redzētu dažus projektus, kurus varat veikt ar Picaxe mikrokontrolleriem, varat apskatīt: https://www.inklesspress.com/picaxe_projects.htm L293 motora kontrolieris L293 motora kontrolieris ir lielisks veids, kā vadīt divus motorus jebkurā mazā robotā. Četras mikrokontrollera izejas tapas var kontrolēt jaudu diviem motoriem: uz priekšu, atpakaļ vai izslēgt. Motoru jaudu var pat pulsēt (PWM impulsa platuma modulācija), lai kontrolētu to ātrumu. Mirušo kļūdu stils Uz perforatoriem nebija vietas, lai uzstādītu L293 kontrolieri, tāpēc tas tika uzstādīts, izmantojot mirušo kļūdu tehniku. Tas vienkārši nozīmē, ka IC ir apgriezts otrādi un plānas stieples ir pielodētas tieši pie tapām, kuras ir saliektas vai īsas. Pēc tam to var pielīmēt pie shēmas plates vai ievietot jebkurā pieejamā vietā. Šajā gadījumā, pēc tam, kad L293 bija pielodēts un pārbaudīts, es pārklāju to ar diviem kārtiem vienmēr pieejamās Liquid Tape gumijas, lai pārliecinātos, ka, iepakojot pieejamo vietu, nekas netrūkst. Var izmantot arī caurspīdīgu kontakta cementu. Lai iegūtu ļoti labu piemēru ķēžu veidošanai, izmantojot mirušo kļūdu stilu, skatiet šeit: https://www.bigmech.com/misc/smallcircuit/ pievienojot mazus aligatora klipus perfboardam, lai atvieglotu mazu vadu pielodēšanu IC mirušo kļūdu stilā. 6. attēlā parādīta Mr Cube robota shēma. Jūs varat redzēt video par Cube kungu, kurš veic īsu ieprogrammētu secību, noklikšķinot zemāk esošajā saitē inch-robot-sm.wmv. Tas parāda robotu aptuveni 30% no maksimālā ātruma, kas ir samazināts, izmantojot dzinēju impulsa platuma modulāciju.

3. darbība: padomi un triki par robotu veidošanu

Pēc 18 robotu būvēšanas šeit ir dažas lietas, ko esmu iemācījies grūtā veidā. Atsevišķi barošanas avoti Ja jums ir vieta, jūs ietaupīsiet daudz problēmu, ja mikrokontrolleram un tā shēmām un motoriem izmantosit atsevišķus barošanas avotus. Motoru radītais svārstīgais spriegums un elektriskais troksnis var radīt postījumus, izmantojot mikrokontrollera un sensora ieejas, lai jūsu robotā radītu ļoti pretrunīgas atbildes. Komponenti reti sabojājas vai ir bojāti. Ja jūsu dizains ir derīgs un ķēde nedarbojas, gandrīz vienmēr tā ir elektroinstalācijas kļūda. Informāciju par ātras ķēdes prototipēšanas veikšanu skatiet šeit: https://www.inklesspress.com/fast_circuits.htm Pēc tam es uzstādīju visus motorus un sensorus uz robota korpusa un ieprogrammēju mikrokontrolleru to vadīšanai. Tikai pēc tam, kad viss darbojas labi, es mēģinu izveidot ķēdes pastāvīgu lodēto versiju. Pēc tam es to pārbaudu, kamēr tas vēl ir atsevišķi no robota korpusa. Ja tas darbojas, es to pastāvīgi uzmontēju robotam. Ja tas pārstāj darboties, tas bieži ir trokšņa problēmu vaina. Viena no lielākajām problēmām, ar ko esmu saskārusies, ir elektriskais troksnis, kas padara ķēdi bezjēdzīgu. To bieži izraisa elektriskais vai magnētiskais troksnis, ko var radīt līdzstrāvas motori. Šis troksnis var pārspēt sensora ieejas un pat mikrokontrolleru. Lai to atrisinātu, varat pārliecināties, ka motori un to vadi nav tuvu ievades līnijām, kas nonāk jūsu mikrokontrollerī. 7. attēlā redzams Sparky, R-12, mans izgatavots robots, kurš kā mikrokontrolleri izmanto pamata zīmogu 2. Vispirms es to pārbaudīju ar galveno shēmas plati prom no robota un pēc pamata programmēšanas viss strādāja labi. Kad es to uzstādīju tieši virs motoriem, tas kļuva traks un bija pilnīgi pretrunīgs. Es mēģināju starp motoriem un ķēdi pievienot iezemētu vara plāksni, bet tas neko nemainīja. Man beidzot bija fiziski jāpaaugstina ķēde 3/4 "(sk. Zilās bultiņas), pirms robots atkal sāka darboties. Vēl viens izplatīts postoša trokšņa avots mazos robotos var būt pulsējoši signāli. Ja sūtāt PWM signālus servos vai motoros, vadi var darboties kā antenas un sūtīt signālus, kas var sajaukt jūsu ievades līnijas. Lai no tā izvairītos, pēc iespējas atdaliet mikrokontrollera ieejas un izejas vadus. Arī turiet vadus, kas pārnēsā motorus no ieejas līnijām. Magnēta vads nelielas ķēdes var atrisināt, izmantojot magnētisko vadu ar izmēru 30-36. Dažiem projektiem esmu izmantojis 36 gabarītu vadu, taču tas bija tik gudrs, to bija grūti noņemt un izmantot. Labs kompromiss ir 30 gabarītu magnēta stieple. var izmantot vadu, bet es dodu priekšroku termiski noņemamam magnēta vadam. Šim vadam ir pārklājums, kuru var noņemt, vienkārši pielodējot ar pietiekami daudz siltuma, lai izkausētu izolāciju. Pārklājuma noņemšana lodēšanas laikā aizņem līdz 10 sekundēm. smalks komponents piemēram, lodēšana pie gaismas diodēm vai IC, tas var būt kaitīgs karstums. Labākais kompromiss man ir izmantot šo karstuma noņemamo magnēta vadu, bet vispirms to nedaudz noņemiet. Vispirms es paņemu asu nazi un pārbīdu to pāri magnēta stieplei, lai noņemtu pārklājumu, un pēc tam pagriežu vadu, līdz tas ir diezgan labi noņemts ap tā diametru. Tad es lodēju noņemto stieples galu, līdz tas ir labi konservēts. Pēc tam jūs varat ātri pielodēt jebkuru smalku sastāvdaļu ar mazāku siltuma bojājumu iespējamību. Plāns lodētava Ja sastāvdaļas ir ļoti tuvu viena otrai, var būt grūti tās pielodēt, nepārblīvējot un nenoslēdzot tuvumā esošos spilventiņus un vadus. Labākais risinājums ir izmantot regulējamu lodāmuru ar nelielu galu (1/32 ") un visplānāko lodmetālu. Standarta lodmetāls parasti ir.032" diametrā, kas lieliski darbojas lielākajā daļā lietu. Izmantojot plānāku, 0,15 collu diametra lodmetālu, jūs varat viegli kontrolēt lodēšanas daudzumu uz savienojuma vietas. Ja izmantojat mazāko nepieciešamo lodēšanas daudzumu, tas ne tikai aizņem mazāko tilpumu, bet arī ļauj tik ātri pielodēt savienojumu. pēc iespējas mazāk. Tas samazina pārkaršanas iespējamību un sabojā smalkus komponentus, piemēram, IC un virsmas montāžas gaismas diodes. Virsmas stiprinājuma komponenti Virsmas stiprinājuma komponenti ir vislabākie miniaturizācijā. Lai izmantotu SOIC izmēra IC, es parasti izmantoju plānu lodēšanas un magnēta vadu. Lai redzētu diezgan viegli veidu, kā izgatavot SOIC sadalīšanas plates vai shēmas, skatiet šeit: https://www.inklesspress.com/robot_surface_mount.htmSastāvdaļu pielīmēšana Lodēšanas vietā Dažas virsmas stiprinājuma detaļas var arī pielīmēt tieši pie shēmas plates. Jūs varat izgatavot savu vadošo līmi un izmantot to pielīmēt uz gaismas diodēm un IC. Skatīt: https://www.instructables.com/id/Make-Conductive-Glue-and-Glue-a-Circuit/ Lai gan tas darbojas, tas var būt nedaudz sarežģīti, jo kapilārajai darbībai ir tendence dakts c onduktīvo līmi zem virsmas uzstādītām gaismas diodēm un citām sastāvdaļām un saīsināt tās. Sastāvdaļu pielīmēšana, izmantojot nevadošu līmi 12 voltu gaismas josla (neapgaismota un izgaismota), izmantojot uz virsmas montējamas gaismas diodes, kas tika pielīmētas ar nevadošu līmi. Es atklāju, ka, ja uz vara pēdām uzliksiet plānu caurspīdīgas nagu lakas plēvi un pēc tam fiziski saspiedīsiet gaismas diodi un ļausiet tai nožūt 24 stundas, jums paliks labs elektriski vadošs savienojums. Nagu lakas līme efektīvi saraujas un piestiprina ledus kontaktus pie vara pēdām, veidojot labu mehānisko savienojumu. Tas jāpiestiprina ar skavām visas 24 stundas. Pēc tam jūs varat pārbaudīt tā vadītspēju. Ja tas iedegas, varat pievienot otro līmes slāni. Otrajam slānim es izmantoju caurspīdīgu cementu, piemēram, Welders vai Goop. Šī biezāka līme ieskauj komponentus, kā arī saraujas, izžūstot, lai droši nodrošinātu stabilu savienojumu ar vara pēdām. Pirms atkārtotas pārbaudes pagaidiet 24 stundas, līdz tā izžūst. Būdams apšaubāms, cik ilgi tas ilgs, es atstāju zilo LED gaismas joslu 8. attēlā septiņas dienas un naktis. Ķēdes pretestība laika gaitā faktiski samazinājās. Mēnešus vēlāk josla joprojām pilnībā iedegas, neliecinot par paaugstinātu pretestību. Izmantojot šo metodi, esmu veiksmīgi pielīmējis ļoti mazas virsmas stiprinājuma gaismas diodes-0805-lielākas un lielākas uz vara pārklājuma plātnes. Šis paņēmiens parāda zināmu solījumu, veidojot patiešām mazas shēmas, LED displejus un robotus.

4. solis: noteikumu pārkāpšana

Lai izveidotu patiešām niecīgus robotus, iespējams, nāksies pārkāpt daudzus iepriekš minētos noteikumus. Lai izgatavotu Cube kungu, es pārkāpu šādus noteikumus: 1- es izmantoju vienu barošanas avotu, nevis vienu motoriem un vienu mikrokontrolleram. 2- es uzstādīju Picaxe mikrokontrolleru ļoti tuvu motoram. 3- Es izmantoju baterijas ir paredzēti zemas strāvas patēriņam un darbināja tos ar daudz lielāku strāvu, nekā tie bija paredzēti. Tas ievērojami ierobežo akumulatoru kalpošanas laiku. Man vienkārši paveicās, ka tā nebija. 5- Es pieslēdzu ķēdi pie robota, vispirms to nepiedāvājot. Tas var apgrūtināt ķēdes atkļūdošanu. Jūs varat lejupielādēt Picaxe programmēšanas kodu kungam Cube vietnē: https://www.inklesspress.com/mr-cube.txt Ja jūs interesē redzēt dažus citus robotus, jūs varat doties uz: https://www.inklesspress.com/robots.htm 9. attēlā redzams Kuba kungs un Kuba otrais, R-18, 1/3 kubikcentimetru robots, ko esmu sācis veidot. Sīkāka informācija par 5. darbību.

5. solis: Otrais kubs: 1/3 kubikcentimetru robota izgatavošana

Pēc viena kubikcentimetra robota izgatavošanas, kas darbojās, man bija jāizmēģina kaut kas mazāks. Es tiecos uz robotu apmēram 1/3 kubikcentimetru. Šajā brīdī Cube Two kungs ir aptuveni.56 "x.58" x.72 ". Tam ir 08 Picaxe mikrokontrolleris, kas ļaus tam pārvietoties autonomi. 10. attēlā redzams robots uz lineāla. 11. attēlā redzams otrs. Robota pusē ir ceturtdaļa. Abas baterijas ir cr1220 3 voltu litija baterijas, un vēl ir jānoskaidro, vai tām būs pietiekami daudz jaudas, lai darbinātu Picaxe un motorus. Iespējams, būs nepieciešamas vairāk bateriju. Tas ir darbs. Tātad tālu abi peidžera motori darbojas labi, lai pārvietotu un pagrieztu robotu uz gludām virsmām. Picaxe mikrokontrolleris ir uzstādīts un ir ieprogrammēts un pārbaudīts. Vēl jāpievieno SOIC L293 motora kontrolieris un infrasarkanā atstarotāja sensors. Kad tas būs pabeigts, būt viens no mazākajiem autonomajiem robotiem ar sensoriem un mikrokontrolleri. Lai gan šis ir niecīgs robots, vai ir mazāki amatieru roboti, kas ir programmējami? Jā, tiešām. Skatiet: 1cc robots: https://diwww.epfl.ch/lami/ mirobots/smoovy.htmlPico Robot:

Otrā balva instrukciju un RoboGames robotu konkursā

Pirmā balva pamācību grāmatu konkursā