Bou klein robotte: maak een kubieke duim mikro-Sumo-robotte en kleiner: 5 stappe (met foto's)

2024 Outeur: John Day | [email protected]. Laas verander: 2024-01-30 07:28

Hier is 'n paar besonderhede oor die bou van klein robotte en stroombane. Hierdie instruksie sal ook 'n paar basiese wenke en tegnieke dek wat nuttig is om robotte van enige grootte te bou. Vir my is een van die groot uitdagings in elektronika om te sien hoe klein 'n robot ek kan maak. Die mooi ding van elektronika is dat die komponente in 'n ongelooflike vinnige tempo steeds kleiner en goedkoper en doeltreffender word. Stel jou voor dat motortegnologie so was. Ongelukkig vorder meganiese stelsels tans nie so vinnig soos elektronika nie. Dit lei tot een van die grootste probleme met die bou van baie klein robotte: probeer om in 'n klein ruimte in te pas, die meganiese stelsel wat die robot beweeg. Die meganiese stelsel en batterye is geneig om die grootste deel van die volume van 'n baie klein robot op te neem. Foto1 toon Mr. Cube R-16, 'n mikro-sumo-robot van een kubieke duim wat in staat is om op sy omgewing te reageer met musiekbaadjies (bumper) skakelaar). Dit kan beweeg en die omtrek van 'n klein boks verken. Dit kan op afstand beheer word met 'n universele TV -infrarooi afstandsbediening wat vir 'n Sony TV opgestel is. Dit kan ook sy Picaxe-mikrobeheerder voorprogrammeer met reaksiepatrone. Besonderhede begin by stap 1.

Stap 1: Komponente van 'n een -kubieke duim -robot

Mr cube R-16, is die sestiende robot wat ek gebou het. Dit is 'n een -kubieke duim -robot wat 1 "x1" x1 "meet. Dit kan outonome programmeerbare gedrag of kan op afstand beheer word. Dit is nie bedoel om iets wat baie prakties of besonder nuttig is nie. Dit is bloot 'n prototipe Dit is egter handig in die sin dat die bou van 'n klein robot u toelaat om u vaardighede vir miniaturisering vir robotte en ander klein stroombane te verbeter. neem twee keer so lank as wat dit normaalweg sou neem om dieselfde stroombaan in 'n groter ruimte te bou. Daar is allerhande klampe nodig om die klein komponente en drade op hul plek te hou tydens soldeer of plak. 'n Helder werklig en 'n goeie vergroot headset of 'n vaste vergrootglas is 'n moet. Klein motors Dit blyk dat een van die grootste struikelblokke vir die vervaardiging van baie klein robotte die ratmotor is wat nodig is. Die elektronika van die beheer (mikrobeheerders) word steeds kleiner. g lae rpm -motors wat klein genoeg is, is nie so maklik nie. Mr. Cube gebruik klein pager -ratmotors wat in 'n verhouding van 25: 1 gerig is. By die ratkas is die robot vinniger as wat ek wil, en 'n bietjie kriewelrig. Om die ruimte te pas, moes die motors met een wiel meer vorentoe as die ander verreken word. Selfs daarmee beweeg dit vorentoe, agtertoe en draai dit goed. Die motors is met 'n 24 -meter draad op die perfboard geplaas wat gesoldeer is en dan met kontak sement vasgeplak is. Aan die agterkant van die robot is 'n nylon bout van 4-40 in 'n gat onder die onderste printplaat vasgeskroef. Hierdie gladde plastiekboutkop dien as 'n wiel om die robot te balanseer. U kan dit regs onder op foto 4 sien. Dit gee 'n wielvryhoogte aan die onderkant van die robot van ongeveer 1/32 ". Om die wiele te monteer, is die 3/16" plastiek katrolle wat op die motors gemonteer is, aangeskakel en terwyl dit draai, word dit tot die regte deursnee geskuur. Hulle is dan in 'n gat in 'n metaalwasser geplaas wat binne -in 'n nylon wasser pas, en alles is saamgevoeg. Die wiel is daarna bedek met twee lae Liquid Tape -rubber om dit trekkrag te gee. Klein batterye Nog 'n probleem met die kleinste robotte is om klein batterye te vind wat kan hou. Die ratmotors wat gebruik word, benodig redelike hoë strome (90-115ma) om te werk. Dit lei tot 'n klein robot wat batterye eet vir ontbyt. Die beste wat ek destyds kon vind, was 3-LM44 litium knoppiesbatterye. Die batterylewe in baie klein robotte van hierdie tipe is so kort ('n paar minute) dat hulle gewoonlik niks prakties kan doen nie. Daar was net plek vir drie 1.5v -batterye, sodat hulle uiteindelik die motors en die Picaxe -bestuurder aangedryf het. As gevolg van elektriese geraas wat klein GS -motors kan veroorsaak, is een kragbron vir alles gewoonlik nie 'n goeie idee nie. Maar tot dusver werk dit goed. Die ruimte in hierdie een -duim -robot was so styf dat die dikte van die 28 -meter draadisolasie (van lintkabel) 'n probleem was. Ek kon skaars die twee helftes van die robot aanmekaar sit. Ek skat dat ongeveer 85% van die volume van die robot gevul is met komponente. Die robot was so klein dat selfs 'n aan-af-skakelaar problematies was. Uiteindelik kan ek die ru -snor met infrarooi sensors vervang. Ek het letterlik die maklik om te gebruik ruimte op, en dit is 'n interessante uitdaging om iets meer aan te pas sonder om tegnologie op die oppervlak te gebruik. Sien foto 2. Dit bestaan uit twee helftes wat aan mekaar gekoppel is.1 "strookkoppe en voetstukke. Dit gee maklike toegang tot al die komponente, wat dit makliker maak om die stroombane te ontfout of veranderinge aan te bring. Foto 3 toon die ligging van sommige van die belangrikste komponente. MATERIALS2 GM15-ratmotors- 25: 1 6mm planetêre rat-pager-motor: https://www.solarbotics.com/motors_accessories/4/18x Picaxe-mikrobeheerder beskikbaar by: https://www.hvwtech.com/products_list.asp ? CatID = 90 & SubCatID = 249 & SubSubCatID = 250L293 motorbeheerder DIP IC: https://www.mouser.com Panasonic PNA4602M infrarooi detektor: https://www.mouser.com30 AWG Beldsol hitte afneembare (soldeerbare) magneetdraad: https:// www.mouser.com3 LM44 1.5V. Litium knoppieselbatterye: https://www.mouser.com Klein blou aan-af skakelaar: https://www.jameco.com Dun soldeer-.015 "rosin kern soldeer: https:// www.mouser.com Weerstands en 'n 150 uf tantaalkondensator. 1 "veselglas koper opgespoor perfboard van: https://www.allelectronics.com/cgi-bin/item/ECS-4/455/SOLDERABLE_PERF _BOARD, _LINE_PATTERN_.htmlPerformix (tm) vloeibare band, swart beskikbaar by Wal-Mart of

Stap 2: Kringloop van 'n een kubieke inch robot

Foto 4 toon die ligging van die 18x Picaxe -mikrobeheerder en die L293 -motorbeheerder, wat die hoofbane van die robot is. Ten tye van die konstruksie kon ek nie die weergawe van die Picaxe of die L293 op die oppervlak kry nie. Die gebruik van die IC's op die oppervlak sal beslis meer ruimte laat vir ekstra stroombane en sensors. 18x Picaxe MicrocontrollerPicaxe -mikrobeheerders is nog steeds my gunsteling beheerders om op eksperimentele robotte te gebruik. Alhoewel hulle minder geheue het en nie so vinnig is soos PicMicros, Arduino, Basic Stamp of ander mikrobeheerders nie, is hulle vinnig genoeg vir die meeste klein eksperimentele robotte. Verskeie van hulle kan maklik met mekaar verbind word as meer spoed of geheue nodig is. Hulle is ook baie vergewensgesind. Ek het hulle direk gesoldeer, ingekort en hul uitsette oorlaai, en ek moet nog een uitbrand. Omdat hulle in die BASIC programmeertaal geprogrammeer kan word, is dit ook makliker om te programmeer as die meeste mikrobeheerders. As u regtig klein wil bou, is die 08M- en 18x Picaxe-beheerders in die vorm van 'n oppervlakmontering beskikbaar (SOIC-Small Outline Integrated Circuits). Om 'n paar projekte wat u met Picaxe -mikrobeheerders kan doen, te sien, kan u kyk na: https://www.inklesspress.com/picaxe_projects.htmL293 Motorbeheerder Die L293 -motorbeheerder is 'n uitstekende manier om twee motors in 'n klein robot te beheer. Vier uitsetpenne van die mikrobeheerder kan die krag na twee motors beheer: vorentoe, agteruit of af. Die krag van die motors kan selfs gepols word (PWM-polswydte modulasie) om hul spoed te beheer. Dead Bug Style Daar was nie plek op die perfboards om die L293 kontroleerder te monteer nie, sodat dit geïnstalleer is met behulp van die dead bug tegniek. Dit beteken eenvoudig dat die IC onderstebo gedraai word en dun drade wat direk aan die penne gesoldeer is wat vasgebuig of kortgeknip is. Dit kan dan op 'n printplaat vasgeplak word of in enige beskikbare ruimte geplaas word. In hierdie geval, nadat die L293 gesoldeer en getoets is, het ek dit bedek met twee lae van die altyd handige Liquid Tape -rubber om te verseker dat niks kortgekom het toe dit in die beskikbare ruimte ingeprop is nie. Vir 'n baie goeie voorbeeld van die bou van stroombane wat die dooie goggastyl gebruik, kan u hier sien: https://www.bigmech.com/misc/smallcircuit/Pic 5 toon 'n helpende soldeermik wat ek verander het deur klein krokodilleknipsels aan 'n bord te voeg om klein drade aan IC's in die dooie goggastyl te soldeer. Foto 6 toon die skema vir die Mr. op die inch-robot-sm.wmv-skakel hieronder. Dit wys die robot teen ongeveer 30% van die topsnelheid wat verminder is deur middel van polswydte-modulasie op die motors.

Stap 3: Wenke en truuks vir robotbou

Nadat ek 18 robotte gebou het, is hier 'n paar dinge wat ek op die harde manier geleer het. Aparte kragbronne As u die ruimte het, bespaar u uself baie probleme as u afsonderlike kragtoevoer gebruik vir die mikrobeheerder en sy stroombane en die motors. Die wisselende spanning en elektriese geraas wat die motors produseer, kan verwoesting veroorsaak met die mikrobeheerder en sensorinsette om baie inkonsekwente reaksies in u robot te veroorsaak. Probleemoplossing Ek vind dit die beste om eers die volledige kring van die robot op 'n broodbord te bou. Komponente misluk selde of is gebrekkig. As u ontwerp geldig is en die kring nie werk nie, is dit byna altyd 'n fout in u bedrading. Vir meer inligting oor hoe om 'n vinnige kringprototipe uit te voer, sien hier: https://www.inklesspress.com/fast_circuits.htm Ek monteer dan al die motors en sensors op die robotliggaam en programmeer die mikrobeheerder om dit te beheer. Eers nadat alles goed werk, probeer ek om 'n permanente gesoldeerde weergawe van die kring te maak. Ek toets dit dan terwyl dit nog apart van die robotliggaam is. As dit werk, plaas ek dit permanent op die robot. As dit ophou werk, is dit dikwels die geraasprobleme. Ruisprobleme Een van die grootste probleme wat ek teëgekom het, is elektriese geraas wat 'n stroombaan nutteloos maak. Dit word dikwels veroorsaak deur die elektriese of magnetiese geraas wat uit GS -motors kan kom. Hierdie geraas kan die sensorinsette en selfs die mikrobeheerder oorweldig. Om dit op te los, kan u seker maak dat die motors en die drade daarby nie naby die invoerlyne na u mikrobeheerder is nie. Op foto 7 word Sparky, R-12, 'n robot wat ek gemaak het, gebruik wat 'n basiese Stamp 2 as mikrobeheerder gebruik. Ek het dit eers met die hoofbord weg van die robot getoets en nadat ek die basiese programmering gedoen het, werk alles goed. Toe ek dit reg bo die motors monteer, het dit gek geword en was dit heeltemal inkonsekwent. Ek het probeer om 'n gegronde koperplaat tussen die motors en die stroombaan by te voeg, maar dit het geen verskil gemaak nie. Ek moes uiteindelik die kring 3/4 "(sien blou pyle) fisies verhoog voordat die robot weer werk. 'N Ander algemene bron van verwoestende geraas in klein robotte kan pulserende seine wees. As u PWM -seine na servo's of motors stuur, kan die drade kan soos antennas optree en seine stuur wat u insetlyne kan verwar klein stroombane kan opgelos word met behulp van 30-36 gauge magneetdraad. Ek het 36 gauge draad vir sommige projekte gebruik, maar dit was so wispelturig dat dit moeilik was om te stroop en te gebruik. 'n Goeie kompromie is 30 gauge magneetdraad. Gewone magneet draad kan gebruik word, maar ek verkies die hitte -afneembare magneetdraad. Hierdie draad het 'n laag wat gestroop kan word deur dit net met genoeg hitte te soldeer om die isolasie te smelt. Dit neem tot 10 sekondes om die laag te stroop terwyl dit soldeer. Vir sommige delikate komponente soos soldeer aan LED's of IC's, kan dit 'n skadelike hitte wees. Die beste kompromie vir my is om hierdie hitte -afneembare magneetdraad te gebruik, maar verwyder dit eers effens. Ek neem eers 'n skerp mes en skuif dit oor die magneetdraad om die laag af te trek en draai dan die draad om totdat dit redelik goed om sy deursnee gestroop is. Dan soldeer ek die gestroopte draadkant totdat dit goed geblik is. Dan kan u dit vinnig aan enige delikate komponent soldeer, met minder kans op hittebeskadiging. Dun soldeer As komponente baie naby aan mekaar is, kan dit moeilik wees om dit te soldeer sonder om te buig en kussings en drade in die buurt te kort. Die beste oplossing is om 'n verstelbare hitte soldeerbout (1/32 ") met 'n klein punt te gebruik en die dunste soldeer wat u kan vind. Standaard soldeer is gewoonlik 0,032" in deursnee, wat vir die meeste dinge goed werk. Deur dunner soldeersel met 'n diameter van 015 "te gebruik, kan u die hoeveelheid soldeer maklik op die las beheer. As u die minste hoeveelheid soldeer benodig, neem dit nie net die kleinste volume op nie, maar kan u ook 'n las so vinnig soldeer Dit verminder die kans op oorverhitting en beskadiging van delikate komponente soos IC's en LED's op die oppervlak. Onderdele op die oppervlak Monteringskomponente op die oppervlak is die ultieme in miniatuur. Om IC's van SOIC -grootte te gebruik, gebruik ek gewoonlik dun soldeersel en magneetdraad. Hoe om SOIC -uitbreekborde of stroombane te maak, sien hier: https://www.inklesspress.com/robot_surface_mount.htm Gom op komponente in plaas van soldeer Sommige oppervlaktemonteringskomponente kan ook direk op stroombane geplak word. U kan u eie geleidende gom maak en gebruik om dit op LED's en IC's te plak. Sien: https://www.instructables.com/id/Make-Conductive-Glue-and-Glue-a-Circuit/ Alhoewel dit werk, kan dit ietwat moeilik wees omdat kapillêre aksie geneig is tot wick die c induktiewe gom onder die oppervlak-monteer LED's en ander komponente en kort dit. Kleefmiddel op komponente wat nie-geleidende gom gebruik Ek het onlangs eksperimenteer met die plak van komponente op koperbane en geleidende weefsels met gom wat nie gelei word nie. Sien foto 8 vir 'n prentjie van 'n 12 volt ligstaaf (onliggies en verlig) met LED's op die oppervlak wat met nie-geleidende gom vasgeplak is. Ek het ontdek dat as u 'n dun film van helder naellak op die koperspore sit en die LED fisies vasklem en dit vir 24 uur laat droog word, sal u 'n goeie meganiese verbinding hê wat elektries geleidend is. Die naellakgom krimp en klem die geleide kontakte effektief vas aan die koperspore en vorm 'n goeie meganiese verbinding. Dit moet 24 uur lank vasgemaak word. Daarna kan u dit op geleidingsvermoë toets. As dit brand, kan u die tweede laag gom byvoeg. Vir die tweede laag gebruik ek 'n deursigtige kontak sement, soos Welders of Goop. Hierdie dikker gom omring die komponente en krimp ook terwyl dit droog word om 'n goeie verbinding met die koperspore veilig te verseker. Wag 24 uur totdat dit droog is voordat u dit weer toets. Omdat ek twyfel oor hoe lank dit sou duur, het ek die blou LED -ligbalk in Pic 8 sewe dae en nagte lank aangehou. Die weerstand van die stroombaan het mettertyd eintlik afgeneem. Maande later brand die kroeg steeds ten volle, sonder bewyse van verhoogde weerstand. Deur hierdie metode te gebruik, het ek baie klein LED's met 'n oppervlakoppervlak van 0805-groter en groter met sukses op koperbekleefde bord geplak. Hierdie tegniek toon 'n paar belofte vir die maak van baie klein stroombane, LED -skerms en robotte.

Stap 4: oortree die reëls

Om baie klein robotte te maak, moet u baie van die bogenoemde reëls oortree. Om die heer Cube te maak, het ek die volgende reëls oortree: 1- Ek het 'n enkele kragtoevoer gebruik in plaas van een vir die motors en een vir die mikrobeheerder. word gegradeer vir 'n lae stroomtrek en het hulle met baie hoër strome gelewer as waarvoor hulle ontwerp is. Dit beperk die lewensduur van die batterye aansienlik. Ek was net gelukkig dat dit nie so was nie. Dit kan die debugging van die kring baie moeilik maak. U kan die Picaxe-programmeringskode vir Mr. Cube aflaai op: https://www.inklesspress.com/mr-cube.txt As u belangstel om 'n paar van die ander robotte wat ek gebou het, te sien, u kan gaan na: https://www.inklesspress.com/robots.htmPic 9 wys mnr Cube en mnr Cube twee, R-18, 'n 1/3 kubieke duim robot wat ek begin bou het. Besonderhede oor stap 5.

Stap 5: Mr. Cube Two: Maak 'n 1/3 kubieke inch robot

Nadat ek 'n een kubieke duim robot gemaak het wat werk, moes ek iets kleiner probeer. Ek mik vir 'n robot van ongeveer 1/3 kubieke duim. Op hierdie punt is mnr. Cube Two ongeveer 0,56 "x 0,58" x 72 ". Dit het 'n 08 Picaxe -mikrobeheerder wat hom in staat stel om outonoom te beweeg. Pic 10 wys die robot op 'n liniaal. Pic 11 wys die ander kant van die robot op 'n kwart. Die twee batterye is cr1220 3volt litiumbatterye en dit moet nog gesien word of hulle genoeg kapasiteit sal hê om die Picaxe en die motors aan te dryf. Meer batterye kan nodig wees. Dit is aan die gang. ver werk die twee pagermotors goed om te beweeg en draai die robot op gladde oppervlaktes. Die Picaxe -mikrobeheerder is geïnstalleer en is geprogrammeer en getoets. Die SOIC L293 -motorbeheerder en die infrarooi reflektorsensor moet nog bygevoeg word. wees een van die kleinste outonome robotte met sensors en 'n mikrobeheerder. Is dit 'n klein robot, maar is daar kleiner amateurrobotte wat programmeerbaar is? Ja inderdaad. Sien: 1cc -robot: https://diwww.epfl.ch/lami/ mirobots/smoovy.htmlPico Robot:

Tweede prys in die Instructables en RoboGames -robotwedstryd

Eerste prys in die The Instructables -boekwedstryd