Construiți un robot foarte mic: faceți cel mai mic robot cu roți din lume cu un dispozitiv de prindere .: 9 pași (cu imagini)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Modificat ultima dată: 2024-01-30 11:47

Construiește un robot de 1/20 inch cubic cu o priză care poate ridica și muta obiecte mici. Este controlat de un microcontroler Picaxe. În acest moment, cred că acesta ar putea fi cel mai mic robot cu roți din lume, cu mâner. Fără îndoială, asta se va schimba mâine sau săptămâna viitoare, când cineva construiește ceva mai mic.

Principala problemă cu construirea de roboți foarte mici este dimensiunea relativ mare chiar și a celor mai mici motoare și baterii. Acestea ocupă cea mai mare parte a volumului unui microbot. Experimentez modalități prin care să fac în cele din urmă roboți cu adevărat microscopici. Ca pas intermediar, am creat cei trei roboți mici și controlerul descriși în acest instructable. Cred că cu modificări, aceste dovezi ale conceptului de roboți, ar putea fi reduse la dimensiuni microscopice. După ani de zile construind roboți mici (vezi aici: https://www.instructables.com/id/Building-Small-Robots-Making-One-Cubic-Inch-Micro/), am decis singura modalitate de a crea cei mai mici roboți posibil, era să ai motoarele, bateriile și chiar microcontrolerul Picaxe extern robotului. imaginea 1 prezintă R-20 un robot de 1/20 inch cub pe o monedă. imaginile 1b și 1c prezintă cel mai mic robot cu roți ridicând și ținând un IC cu 8 pini. Există un VIDEO în pasul 3 care arată robotul ridicând un IC cu 8 pini și mutându-l. Și un alt videoclip la pasul 5 care arată robotul pornind un ban.

Pasul 1: Instrumente și materiale

18x microcontroler Picaxe de la Sparkfun: https://www.sparkfun.com/Micro servo servo controller disponibil de la Polulu: https://www.pololu.com/2 servo cuplu ridicat de la Polulu2 servos standard de la Polulu.oo5 "cupru gros, tablă de alamă sau bronz fosfor de la magneți de neodim Micromark2- 1/8 "x 1/16" 1-1 magnet de neodim 1 "x1" x1 ". Magneți disponibili de la: https://www.amazingmagnets.com/index.asp Tuburi telescopice din alamă de la Micromark: https://www.micromark.com/ Știfturi din alamă de la Walmart Margele de sticlă de la Walmart Material de placă de circuite din fibra de sticlă 1/10 "de la Electronic Goldmine: https://www.goldmine-elec-products.com/close epoxy de cinci minute Piulițe și șuruburi asortate TOOLSneedletin snipssoldering irondrill fil metalic cleste pentru nas mic Pic 2 prezintă modulul Picaxe utilizat. Pic 2b arată partea din spate a modulului Picaxe.

Pasul 2: Construiți un robot de 1/20 inch cubic

La.40 "x.50" x.46 "volumul robotului Magbot R-20 este puțin mai mic de 1/20 de inch cub. Este realizat prin plierea a 3 structuri de cutie din tablă nemagnetică. Cel mai mic interior cutia este lipită la degetul stâng al mânerului. doi magneți mici sunt epoxidați pe arborele vertical care se îndoaie pentru a forma degetul drept al mânerului care se rotește liber. Acești doi magneți sunt controlați de un magnet extern rotativ și rotitor magnetic. câmp care furnizează toată puterea robotului. Am folosit tablă de bronz fosfor gros de.005 "pentru structurile cutiei, deoarece poate fi lipită și nu se poate oxida sau murdări cu ușurință. Cuprul sau alama ar putea fi, de asemenea, utilizate. Inițial am folosit burghie mici pentru găurirea orificiilor lagărului din tablă pentru arborii de sârmă rotativi. După ce am rupt câteva dintre ele într-o presă de găurit, am sfârșit doar cu găurile cu un ac mare și cu ciocanul în tablă. Acest lucru creează o gaură în formă de con care poate fi apoi așezată plat. Găurile nu trebuie să aibă o dimensiune precisă sau chiar perfect plasate. La această scară mică, forțele de frecare sunt minime și dacă priviți cu atenție imaginile, veți vedea că am folosit știfturi lungi standard de.1 ", care sunt pătrate, pentru arbori și degete de prindere. S-ar putea folosi și sârmă de cupru. Roțile de margele de sticlă au fost montate pe știfturi de alamă epoxizate la baza robotului. Este important să se utilizeze materiale nemagnetice pentru construcție sau puterea și controlul robotului vor fi afectate negativ.

Pasul 3: un motor magnetic robot

Robotul are patru grade de libertate. Poate merge înainte și înapoi, se poate roti la stânga sau la dreapta, poate muta gripperul în sus și în jos și poate deschide și închide gripperul. Figura 4 - Am mutat cele patru motoare de la bord, care ar fi necesare în mod normal pentru a face acest lucru, suspendând pur și simplu un magnet orizontal. pe un cardan cu două axe. Doi magneți de 1/8 "x1 / 8" x1 / 16 "sunt epoxidați la un arbore vertical de sârmă care este îndoit pentru a forma un deget al mânerului. Cei doi magneți sunt aliniați pentru a acționa ca un singur magnet și a crea un singur motor cu magnet. Acesta este montat în cea mai mică cutie care are celălalt deget de prindere lipit. Cutia de prindere este montată pe a doua axă orizontală a cardanului cu un șurub și o piuliță de alamă. pentru reglări. Un câmp magnetic extern este montat pe o mașină de tip CNC care poate aluneca cursa magnetică de-a lungul axelor x și y și o poate roti orizontal și vertical. S-ar fi putut face cu un magnet electric, dar am ales să folosesc unul magnet permanent de neodim inch cubic, deoarece este cel mai simplu și rapid mod de a crea un câmp magnetic mare într-un volum mic. Pic 4c - Deci, cu capătul nordic al micului magnet din robot orientat spre capătul sudic extern mai mare al magnetului dedesubtul său, magnetul robotului urmează destul de atent motio-ul ns ale câmpului magnetic extern. Pentru un scurt videoclip al robotului care preia un IC cu 8 pini, consultați aici: https://www.youtube.com/embed/uFh9SrXJ1EA Sau faceți clic pe videoclipul de mai jos.

Pasul 4: Controler robot tip CNC

Imaginea 5 prezintă controlerul robotului de tip CNC. Patru servouri oferă mișcări magnetului de neodim de un inch cub pe care îl urmează magnetul montat pe cardan în robot. Pentru axele X și Y, un servo cuplu ridicat, cu un scripete și un lider de pescuit, trage pe platforma din fibră de sticlă. Un arc se opune mișcării. Platforma se sprijină pe două tuburi telescopice din alamă care acționează ca un ghid liniar. Rulmenții din plastic realizați dintr-o placă de tăiat din plastic, de fiecare parte a ghidajelor liniare, mențin nivelul platformei. Acest controler special al robotului are o rază limitată de câțiva centimetri cubi. Acest lucru ar trebui să se dovedească în cele din urmă mai mult decât adecvat pentru a controla roboții cu adevărat microscopici, care pot necesita doar o rază de câțiva centimetri cubi.

Pasul 5: Circuitul robotului magnetic

Controlerul robotului constă dintr-un microcontroler Picaxe care este programat pentru a oferi robotului o secvență de mișcări. Consider că Picaxe este cel mai simplu și mai rapid microcontroler de conectat și programat. Deși este mai lent decât un Pic Micro sau Arduino standard, este mai mult decât rapid pentru majoritatea roboților experimentali. Pentru alte proiecte Picaxe, consultați aici: https://www.inklesspress.com/picaxe_projects.htm Și aici: https://www.instructables.com/id/Building-Small-Robots-Making-One-Cubic-Inch-Micro/ Picaxe controlează robotul prin trimiterea în serie a comenzilor către un servo controler micro serial Polulu. Controlerul Polulu este foarte mic și va ține continuu până la 8 servouri în orice poziție este introdus. Comenzile simple de la Picaxe vă permit să controlați cu ușurință poziția, viteza și direcția servo-urilor. Aș recomanda acest controler pentru tot felul de roboți pe bază de servo. Schema arată cum sunt conectate cele patru servouri. Servo 0 și 1 ghidează magnetul de 1 de-a lungul axelor X și Y. Servo 2 este un servo rotativ continuu care poate roti magnetul mai mult de 360 de grade. Servo 3 înclină magnetul ușor înainte și înapoi pentru a coborî și ridica gripperul. un scurt videoclip al robotului care pornește un ban, vezi aici: https://www.youtube.com/embed/wwT0wW-srYg Sau faceți clic pe videoclipul de mai jos:

Pasul 6: Software-ul robotului de control

Iată programul software pentru microcontrolerul Picaxe. Trimite secvențe pre-programate la servo-controlerul Polulu care mută magnetul în spațiu 3d pentru a controla robotul. Cu modificări ușoare, ar putea fi, de asemenea, utilizat pentru a programa un Basic Stamp 2. Pentru a programa Picaxe, am considerat că este necesar să deconectați Pinul 3 (ieșirea serială) de la servo-controler. În caz contrar, programul nu s-ar descărca de pe computer. De asemenea, am considerat că este necesar să deconectați pinul trei de la servo controler la pornirea circuitelor, pentru a preveni blocarea servo controlerului. Apoi, după o secundă cam așa, am reconectat pinul 3. „Program pentru secvența de preluare a magrobotului R-20 folosind un servo controler polulu • pinpause de ieșire serială de 3 'de înaltă 7000” setat la 0 pozițiiout 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) 'poziție midpause 1000' avansează lung servo1serout 3, t2400, ($ 80, $ 01, $ 04, 1, 21, 127) 'poziție clockwisepause 1500' grip downserout 3, t2400, ($ 80, $ 01, $ 04, 3, 26, 127) „poziția downpause 2000” închide gripserout 3, t2400, ($ 80, 01 $, 04 $, 2, 25, 1) „clockpause cu viteză lentă 50serout 3, t2400, ($ 80, 01 $, 00 $, 2, 0, 127) 'stop servo 2 rotatepause 700' mutați înainte shortserout 3, t2400, (80 $, 01 $, 04 $, 1, 13, 127) 'position clockpause 1000' grip upserout 3, t2400, (80 $, 01 $, 04 $, 3, 23, 127) „poziție midpointpause 700” virează la dreapta 90out 3, t2400, (80 $, 01 $, 04 $, 2, 25, 1) „pauză cu ceas cu viteză mică 470serout 3, t2400, (80 $, 01 $, 00 $, 2, 0, 127) 'stop servo 2 rotationpause 1000' înainte de ieșire 3, t2400, (80 $, 01 $, 04 $, 0, 13, 12) 'poziție s0 pauză 1500' grip downserout 3, t2400, (80 $, 01 $, 04 $, 3, 25, 12) 'poziție midpause 2000' închide gripserout 3, t2400, (80 $, 01 $, 04 $, 2, 25, 1) '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) 'poziție s0 c-clockpause 700' grip upserout 3, t2400, (80 $, 01 $, 04, 3, 22, 12) 'poziție midpause 1000 pauză 6000' setat la 0 pozițiioutout 3, t2400, (80 $, 01 $, 04 $, 1, 35, 127) 'poziție s1 13- 24-35 c-clockserout 3, t2400, (80 $, 01 $, 04 $, 0, 35, 127) poziția s0 c-clockloop: go go

Pasul 7: Adăugarea senzorilor

Acest robot nu are senzori. Pentru a fi cu adevărat util ca robot manipulator de obiecte mici, ar fi un avantaj să ai o buclă de feedback la microcontroler de la diferiți senzori din lumea reală. Pentru a evita introducerea unei surse de alimentare la bord, ar putea fi folosiți senzori de lumină. Lumina laser sau infraroșu ar putea fi direcționată către partea superioară a robotului, iar reflectoarele sau blocantele mecanice ar putea fi conectate la senzori tactili, senzori de presiune sau senzori de temperatură și reflectanță variabilă citită de fotocelule sau o cameră video. O altă posibilitate este utilizarea tehnologiei RFID pentru transmite un impuls care alimentează electronica robotului pentru a reveni în locul unui număr de identificare, o secvență de biți care reprezintă variații de atingere sau alți senzori.

Pasul 8: Alți roboți alimentați magnetic

Roboții controlați de câmpuri magnetice de diferite tipuri nu sunt nimic nou. Unele dintre ele sunt microscopice, iar altele sunt mai mari, astfel încât să poată fi desfășurate medical într-un corp uman. Unii folosesc electro-magneți controlați de computer, iar unii folosesc magneți permanenți mobili. Iată câteva linkuri către unii dintre cei mai buni și mai mici roboți magnetici experimentali la care lucrează cercetătorii. Robot magnet zburător pe un bănuț. Deși nu zboară de fapt, planează într-un câmp magnetic controlat de computer, la fel ca acele jucării care suspendă un mic glob al pământului. De asemenea, are o priză care se extinde atunci când este încălzită cu un laser și apoi se prinde pe măsură ce se răcește. Din păcate, capetele magnetice nordice și sudice ale roboților sunt verticale, deci nu există nicio modalitate de a controla rotirea rotativă pentru a orienta cu precizie gripperul. Este puțin mai mare decât cel mai mic robot pe care l-am făcut, care este prezentat la pasul 9. https://www.sciencedaily.com/releases/200904-04-0913205339.htmhttps://news.cnet.com/8301-11386_3-10216870 -76.htmlRobot cu magnet de înot Un robot cu adevărat microscopic care este o spirală cu un magnet la un capăt. Cu un câmp magnetic pivotant și rotativ extern, acesta poate fi orientat în orice direcție și poate înota sub apă. spectru.ieee.org/aug08/6469 Roboți medicali.https://www.medindia.net/news/view_news_main.asp? x = 5464 Cameră controlată magnetic.https://www.upi.com/Science_News/2008/06/05 / Controlled_pill_camera_is_created / UPI-60051212691495 / Iată câteva clești microscopice controlate magnetic care pot fi activate chimic sau prin căldură. apuca. Deci, ele seamănă mai mult cu o capcană microscopică pentru urși decât cu o priză complet funcțională. Http://www.sciencedaily.com/releases/200901-01-0912201137.htm /13010901.asppic 10 prezintă Magbots R-19, R-20 și R-21, cei trei roboți pe care i-am făcut pentru aceste experimente. Cel mai mic a fost micșorat prin eliminarea unui pivot și a roților. O coadă de sârmă îl împiedică să se răstoarne înapoi.

Pasul 9: Construirea unor roboți și mai mici

Imaginea 11 prezintă Magbot R-21, cel mai mic robot alimentat magnetic cu o priză funcțională pe care am realizat-o până acum. La.22 "x.20" x.25 "este în jur de 1/100 de inch cub. Prin eliminarea roților și a unui punct de pivotare (gimbal), robotul este mult mai mic decât versiunea cu roți. Alunecă pe metal rama nu este la fel de lină ca cea cu roți. Coada de sârmă permite robotului să se întoarcă înapoi pentru a ridica mânerul. O astfel de configurație ar putea fi utilizată pentru a crea un robot de dimensiuni microscopice. Problema în acest moment este să folosiți fie IC convențional tehnologie pentru a crea structuri mecanice cu film subțire sau pentru a veni cu o altă alternativă pentru crearea de structuri microscopice. Lucrez la ea. Acești roboți mici reprezintă una dintre cele mai ușoare modalități de a obține o mulțime de mișcare într-un spațiu mic. Există multe alte configurații posibile ale magneților de la bord și câmpurilor magnetice externe care ar putea produce roboți foarte interesanți. De exemplu, folosirea a mai mult de trei sau mai mulți magneți rotativi sau pivotanți pe un robot, ar putea avea ca rezultat mai multe grade de libertate și o manipulare mai precisă a gripperului.

Premiul I la Concursul de buzunar