Zgradite zelo majhnega robota: Najmanjši kolesni robot na svetu z prijemalom: 9 korakov (s slikami)

2024 Avtor: John Day | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2024-01-30 12:09

Zgradite 1/20 kubičnega palca robota z prijemalom, ki lahko pobere in premika majhne predmete. Upravlja ga mikrokrmilnik Picaxe. Verjamem, da je to trenutno najmanjši robot na kolesih s prijemalom na svetu. To se bo nedvomno spremenilo jutri ali naslednji teden, ko bo nekdo zgradil nekaj manjšega.

Glavna težava pri izdelavi res majhnih robotov je sorazmerno velika velikost tudi najmanjših motorjev in baterij. Zavzemajo večino volumna mikro robota. Eksperimentiram z načini, kako na koncu narediti resnično mikroskopske robote. Kot vmesni korak sem naredil tri drobne robote in krmilnik, opisan v tem navodilu. Menim, da bi lahko s spremembami te dokaze konceptnih robotov zmanjšali na mikroskopsko velikost. Po letih izdelave majhnih robotov (glej tukaj: https://www.instructables.com/id/Building-Small-Robots-Making-One-Cubic-Inch-Micro/) sem se odločil za edini način, da naredim najmanjše robote Mogoče je bilo imeti motorje, baterije in celo mikrokrmilnik Picaxe zunaj robota. slika 1 prikazuje R-20 robota 1/20 kubičnega palca na drobiž. sliki 1b in 1c prikazujeta najmanjšega kolesnega robota, ki dviguje in drži 8 -polni IC. V 3. koraku je VIDEO, ki prikazuje, kako robot pobere 8 -polni IC in ga premakne. In še video v 5. koraku, ki prikazuje robota, ki prižge denar.

Korak: Orodja in materiali

18 -kratni mikrokrmilnik Picaxe podjetja Sparkfun: https://www.sparkfun.com/Mikro serijski krmilnik krmilnikov, na voljo pri podjetju Polulu: https://www.pololu.com/2 servomotorji z visokim navorom iz standardnih servomotorjev Polulu2 iz Polulu.oo5 "debel baker, medenina ali fosforjeva bronasta pločevina iz neodimijevih magnetov Micromark2- 1/8 "x 1/16" 1-1 neodim magnet "1" x1 "x1" Magneti na voljo na: https://www.amazingmagnets.com/index.aspTeleskopirane medeninaste cevi iz Micromarka: https://www.micromark.com/Brasni zatiči iz Walmart steklenih kroglic iz Walmart 1/10 "materiala iz steklenih vlaken iz elektronskega rudnika: https://www.goldmine-elec-products.com/clear petminutni epoksid Razvrščeni matice in vijaki TOOLSneedletin snipssoldering irondrillmetal filessmall igelne klešče na sliki 2 prikazuje uporabljen modul Picaxe. Slika 2b prikazuje zadnjo stran modula Picaxe.

Korak: Zgradite robota 1/20 kubičnega palca

Pri.40 "x.50" x.46 "je robotska prostornina Magbot R-20 nekoliko manjša od 1/20 kubičnega palca. Narejena je tako, da zložite 3 škatle iz nemagnetne pločevine. Najmanjša notranja površina škatla je spajkana na levi prst prijemala. dva majhna magneta sta epoksirana na navpično gred, ki se upogne, da tvorita desni prst prijemala, ki se prosto vrti. Ta dva magneta upravljata zunanji premikajoči se vrtljivi in vrtljivi magnet polja, ki robotu zagotavljajo vso moč. Uporabil sem 0,005 "debelo fosforjevo bronasto pločevino za škatlaste konstrukcije, ker jo je mogoče spajkati in olajšati. Lahko bi uporabili tudi baker ali medenino. Prvotno sem uporabil majhne svedre za vrtanje ležajnih lukenj v pločevini za vrteče se žične gredi. Potem, ko sem jih nekaj zlomil v vrtalni stiskalnici, sem na koncu preprosto preluknjal luknje z veliko iglo in zabil v pločevino. Tako nastane luknja v obliki stožca, ki jo lahko nato vložimo ravno. Ni treba, da so luknje natančne velikosti ali celo popolnoma nameščene. Pri tem majhnem merilu so sile trenja majhne in če natančno pogledate slike, boste videli, da sem uporabil dolge standardne dolge zatiče glave, ki so kvadratne, za gredi in prste prijemala. Lahko bi uporabili tudi bakreno žico. Kolesa iz steklenih kroglic so bila nameščena na medeninaste zatiče, epoksificirane na dnu robota.

3. korak: Robotski magnetni motor

Robot ima štiri stopnje svobode. Lahko se premika naprej in nazaj, vrti levo ali desno, premika prijemalo navzgor in navzdol ter odpira in zapira prijemalo. Slika 4: Prestavil sem štiri motorje na vozilu, ki bi jih običajno potrebovali tako, da magnet preprosto obesimo vodoravno na dvoosnem kardanu. Dva magneta 1/8 "x1/8" x1/16 "sta epoksirana na navpični gredi žice, ki je upognjena, da tvori en prst prijemala. Oba magneta sta postavljena skupaj, da delujeta kot en magnet in ustvarita en sam magnetni motor. Ta je nameščen v najmanjši škatli, na kateri je zlepljen drugi prst prijemala. Škatla prijemala je pritrjena na drugo vodoravno os gimbala z medeninastim vijakom in matico. Vijak sem uporabil, da sem ga enostavno razstavil zunanje magnetno polje je nameščeno na CNC -stroju, ki lahko potisne magnetno ohišje vzdolž osi x in y ter ga zavrti vodoravno in navpično. To bi lahko naredili z elektromagnetom, vendar sem se odločil za enega kubični palčni neodimov trajni magnet, ker je to najlažji in najhitrejši način za ustvarjanje velikega magnetnega polja v majhni prostornini. Slika 4c- Torej, če je severni konec drobnega magneta v robotu obrnjen proti večjemu zunanjemu južnemu koncu magneta pod njim magnet robota dokaj natančno sledi gibanju ns zunanjega magnetnega polja. Za kratek videoposnetek, kako robot pobere 8 -polni IC, si oglejte tukaj: https://www.youtube.com/embed/uFh9SrXJ1EAIli kliknite spodnji video.

4. korak: Robot krmilnik tipa CNC

Na sliki 5 je prikazan krmilnik robota tipa CNC. Štirje servomotorji zagotavljajo gibanje ene kubične palice neodimskega magneta, ki mu sledi magnet, nameščen na kardan v robotu. Za os x in Y servo z visokim navorom z jermenico in vodilnim ribičem vleče platformo iz steklenih vlaken. Gibanju nasprotuje vzmet. Platforma sloni na dveh teleskopskih medeninastih ceveh, ki delujeta kot linearno vodilo. Plastični ležaji iz plastične deske za rezanje, na obeh straneh linearnih vodil, vzdržujejo ploščad. Ta poseben krmilnik robota ima omejen razpon nekaj kubičnih centimetrov. To bi se sčasoma moralo izkazati za več kot primerno za nadzor resnično mikroskopskih robotov, ki morda potrebujejo le razpon nekaj kubičnih centimetrov.

5. korak: Magnetni robotski tokokrog

Robotski krmilnik je sestavljen iz mikrokrmilnika Picaxe, ki je programiran za zagotavljanje zaporedja gibov robotu. Zdi se mi, da je Picaxe najlažji in najhitrejši mikrokrmilnik za priklop in programiranje. Čeprav je počasnejši od standardnega Pic Micro ali Arduina, je za večino eksperimentalnih robotov več kot dovolj hiter. Za druge projekte Picaxe glejte tukaj: https://www.inklesspress.com/picaxe_projects.htm In tukaj: https://www.instructables.com/id/Building-Small-Robots-Making-One-Cubic-Inch-Micro/ Picaxe nadzoruje robota tako, da zaporedno pošilja ukaze na mikro serijski krmilnik Polulu. Krmilnik Polulu je zelo majhen in bo nenehno držal do 8 servomotorjev v katerem koli položaju. Enostavni ukazi Picaxe vam omogočajo enostaven nadzor položaja, hitrosti in smeri servomotorjev. Ta krmilnik bi toplo priporočal za vse vrste robotov na osnovi servo. Šema prikazuje, kako so povezani štirje servomotorji. Servo 0 in 1 vodita 1 -palčni magnet vzdolž osi X in Y. Servo 2 je neprekinjeno vrtljiv servo, ki lahko magnet vrti za več kot 360 stopinj. Servo 3 nagne magnet rahlo naprej in nazaj, da spusti in dvigne prijemalo. kratek videoposnetek, kako robot prižge denar, si oglejte tukaj: https://www.youtube.com/embed/wwT0wW-srYgIli kliknite video spodaj:

6. korak: Programska oprema krmilnika robotov

Tu je programska oprema za mikrokrmilnik Picaxe. Pošilja vnaprej programirane sekvence servo krmilniku Polulu, ki premakne magnet v 3d prostoru za krmiljenje robota. Z manjšimi spremembami bi ga lahko uporabili tudi za programiranje osnovnega žiga 2. Za programiranje Picaxe se mi je zdelo potrebno odklopiti Pin 3 (serijski izhod) od servo krmilnika. V nasprotnem primeru program ne bi prenesel iz računalnika. Ugotovil sem tudi, da je treba pri vklopu vezij odklopiti pin tri od servo krmilnika, da se prepreči zaklepanje servo krmilnika. Nato sem po kakšni sekundi ponovno priključil nožico 3. 'Program za zaporedje prevzema magrobota R-20 z uporabo servo krmilnika polulu visoko 3' serijski izhod pinpause 7000 'nastavljen na 0 pozicijserout 3, t2400, ($ 80, $ 01, $ 04, 1, 35, 127) "položaj s1 13-24-35 v nasprotni smeri urinega kazalca izhod 3, t2400, (80 USD, 01 USD, 04 USD, 0, 35, 127)" položaj s0 c-urni premor 7000 'nivojski magnetni izhod 3, t2400, (80 USD, 01 USD, $ 04, 3, 23, 127) "položaj srednji premor 1000" premik naprej dolg servo, 04 USD, 3, 26, 127) 'položaj navzdol 2000' blizu gripserout 3, t2400, (80 USD, 01 USD, 04 USD, 2, 25, 1) 'pavza pri počasni hitrosti 50serout 3, t2400, (80 USD, 01 USD, 00 USD, 2 USD, 0, 127) 'stop servo 2 rotatepause 700' move forward shortserout 3, t2400, (80 $, 01 $, 04, 1, 13, 127) 'position clockpause 1000' grip upserout 3, t2400, ($ 80, $ 01, 04 $, 3, 23, 127) "položaj srednji premor 700" zavijte desno 90serout 3, t2400, (80 USD, 01 USD, 04 USD, 2, 25, 1) "počasen časovni zamik 470serout 3, t2400, ($ 80, $ 01, $ 00, 2, 0, 127) 'stop servo 2 rotacija pause 1000' forwardserout 3, t2400, ($ 80, $ 01, $ 04, 0, 13, 12) 'položaj s0 premor 1500' oprijem downserout 3, t2400, (80 $, 01 $, 04, 3, 25, 12) "položaj midpause 2000" close gripserout 3, t2400, (80 $, 01 $, 04, 2, 25, 1) "počasna hitrost c v smeri urinega kazalca pavza 50serout 3, t2400, ($ 80, $ 01, $ 00, 2, 0, 127) 'stop servo 2 rotacija pause 400' backupserout 3, t2400, ($ 80, $ 01, $ 04, 0, 35, 127) 'položaj s0 c-urni premor 700' oprijem upserout 3, t2400, (80 USD, 01 USD, 04, 3, 22, 12) "položaj srednji premor 1000 pavza 6000" nastavljen na 0 pozicij izhod 3, t2400, (80 USD, 01 USD, 04 USD, 1, 35, 127) "položaj s1 13- 24-35 c-clockserout 3, t2400, (80 $, 01 $, 04 $, 0, 35, 127) 'položaj s0 c-clockloop: goto zanka

7. korak: Dodajanje senzorjev

Ta robot nima senzorjev. Da bi bili resnično uporabni kot robotski manipulatorji majhnih predmetov, bi bila prednost, če bi imeli mikrokontroler povratne zanke iz različnih senzorjev v resničnem svetu. Da bi se izognili vstavljanju napajalnika, bi lahko uporabili svetlobne senzorje. Lasersko ali infrardečo svetlobo lahko usmerimo na vrh robota, mehanske reflektorje ali blokatorje pa lahko povežemo s senzorji na dotik, senzorji tlaka ali temperaturnimi senzorji ter s spremenljivo odbojnostjo, ki jo berejo fotocelice ali videokamera. Druga možnost je uporaba tehnologije RFID za pošlje impulz, ki elektroniki na robotu vrne, namesto identifikacijske številke, zaporedje bitov, ki predstavljajo spremembe v dotiku ali druge senzorje.

8. korak: Drugi roboti na magnetni pogon

Roboti, ki jih nadzirajo različna magnetna polja, niso nič novega. Nekateri so mikroskopski, drugi pa večji, zato jih je mogoče medicinsko uporabiti v človeškem telesu. Nekateri uporabljajo elektromagnete, ki jih upravlja računalnik, drugi pa premične trajne magnete. Tukaj je nekaj povezav do nekaterih najboljših in najmanjših eksperimentalnih magnetnih robotov, na katerih delajo raziskovalci. Leteči magnetni robot na peni. Čeprav dejansko ne leti, lebdi v računalniško vodenem magnetnem polju, podobno kot tiste igrače, ki obesijo mali zemeljski globus. Ima tudi prijemalo, ki se pri segrevanju z laserjem razširi in nato ohladi, ko se ohladi. Na žalost sta magnetna severna in južna konca robotov navpična, zato ni mogoče nadzorovati vrtenja, da bi natančno usmerili prijemalo. Je nekoliko večji od najmanjšega robota, ki sem ga naredil, kar je prikazano v 9. koraku. Https://www.sciencedaily.com/releases/200904-04-0913205339.htm -76.htmlRobot za plavalni magnet Resnično mikroskopski robot, ki je spirala z magnetom na enem koncu. Z zunanjim vrtljivim in vrtečim se magnetnim poljem ga lahko usmerimo v katero koli smer in plavamo pod vodo. spekter.ieee.org/aug08/6469Medicinski roboti.https://www.medindia.net/news/view_news_main.asp? x = 5464Magnetno nadzorovana kamera. https://www.upi.com/Science_News/2008/06/05 /Controlled_pill_camera_is_created/UPI-60051212691495/Tukaj je nekaj mikroskopsko magnetno krmiljenih prijemal, ki jih je mogoče kemično ali toplotno aktivirati. zgrabi. Tako so bolj podobni mikroskopski pasti za medvede kot popolnoma delujoč prijemalec. Http://www.sciencedaily.com/releases/200901-01-0912201137.htm /13010901.asppic 10 prikazuje Magbote R-19, R-20 in R-21, tri robote, ki sem jih naredil za te poskuse. Najmanjši je bil zmanjšan z odstranitvijo enega vrtišča in koles. Žični rep preprečuje, da bi se prevrnil nazaj.

9. korak: Zgradite še manjše robote

Na sliki 11 je prikazan Magbot R-21, najmanjši robot z magnetnim pogonom in funkcionalnim prijemalom, ki sem ga doslej izdelal. Pri.22 "x.20" x.25 "je približno 1/100 kubičnega palca. Z odstranitvijo koles in ene vrtilne točke (gimbal) je robot veliko manjši od različice na kolesih. Drsi po kovini okvir ni tako gladko kot tisti s kolesi. Žični rep omogoča robotu, da se vrti nazaj, da dvigne prijemalo. Takšno konfiguracijo bi lahko uporabili za ustvarjanje robota mikroskopske velikosti. Težava na tej točki je bodisi uporaba običajnega IC tehnologijo za ustvarjanje tankoplastnih mehanskih struktur ali najti kakšno drugo alternativo za ustvarjanje mikroskopskih struktur. Delam na tem. Ti majhni roboti predstavljajo enega najlažjih načinov za veliko gibanja v majhnem prostoru. Obstaja veliko druge možne konfiguracije vgrajenih magnetov in zunanjih magnetnih polj, ki bi lahko ustvarila zelo zanimive robote, na primer uporaba več kot treh ali več vrtljivih ali vrtljivih magnetov na robotu, bi lahko povzročila več stopnje svobode in natančnejšo manipulacijo prijemala.

Prva nagrada na žepnem natečaju