ساخت یک ربات بسیار کوچک: کوچکترین ربات چرخ دار جهان را با گریپر بسازید .: 9 مرحله (همراه با تصاویر)

2024 نویسنده: John Day | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2024-01-30 08:59

یک ربات 1/20 اینچی مکعبی با گیربکس بسازید که می تواند اجسام کوچک را برداشته و جابجا کند. توسط میکروکنترلر Picaxe کنترل می شود. در این برهه زمانی ، من معتقدم که این ممکن است کوچکترین ربات چرخ دار جهان با گریپر باشد. بدون شک ، فردا یا هفته آینده ، وقتی کسی چیزی کوچکتر می سازد ، تغییر خواهد کرد.

مشکل اصلی در ساخت ربات های واقعا کوچک ، اندازه نسبتاً بزرگ حتی کوچکترین موتورها و باتری ها است. آنها بیشتر حجم میکرو ربات را می گیرند. من در حال آزمایش راه هایی برای ساخت روبات هایی هستم که واقعاً میکروسکوپی هستند. به عنوان یک مرحله موقت ، من سه ربات کوچک و کنترل کننده ای را که در این قسمت توضیح داده شد ، ساختم. من معتقدم با اصلاحات ، این اثبات روبات های مفهومی ، می توان به اندازه میکروسکوپی کاهش داد. پس از سالها ساخت ربات های کوچک (اینجا را ببینید: https://www.instructables.com/id/Building-Small-Robots-Making-One-Cubic-Inch-Micro/) ، من تنها راه ساخت کوچکترین روبات ها را تصمیم گرفتم ممکن است موتورها ، باتری ها و حتی میکروکنترلر Picaxe خارج از ربات باشد. عکس 1 نشان می دهد R-20 یک ربات 1/20 اینچ مکعبی است. عکس 1b و 1c کوچکترین ربات چرخ دار را نشان می دهد که یک IC 8 پین را بلند کرده و در دست دارد. در مرحله 3 یک ویدئو وجود دارد که نشان می دهد ربات یک IC 8 پین را برداشته و حرکت می دهد. و ویدئویی دیگر در مرحله 5 که نشان می دهد ربات یک سکه را روشن می کند.

مرحله 1: ابزار و مواد

میکروکنترلر 18x Picaxe از Sparkfun: https://www.sparkfun.com/ کنترل کننده سروو سریال میکرو از Polulu موجود است: https://www.pololu.com/2 سرووی گشتاور بالا از سرووهای استاندارد Polulu2 از Polulu.oo5 "ضخامت مس ، ورق برنجی ، یا فسفر برنز از Micromark2- 1/8 "x 1/16" آهنرباهای نئودیمیوم 1- 1 "x1" x1 "آهنربای نئودیمیوم. آهنرباهای موجود از: https://www.amazingmagnets.com/index.asp لوله های برنجی تلسکوپی از Micromark: https://www.micromark.com/ پین های برنجی از Walmart مهره های شیشه ای از Walmart 1/10 "مواد تخته مدار فایبرگلاس از Electronic Goldmine: https://www.goldmine-elec-products.com/ اپوکسی پنج دقیقه ای آجیل و پیچ و مهره های مختلف TOOLSneedletin انبردست پنس بینی سوزنی بدون فلز ذوب آهن 2 تصویر ماژول Picaxe مورد استفاده را نشان می دهد. تصویر 2b پشت ماژول Picaxe را نشان می دهد.

مرحله 2: یک ربات 1/20 اینچی مکعبی بسازید

در.40 "x.50" x.46 "حجم روبات Magbot R-20 کمی کمتر از 1/20 اینچ مکعب است. با تا کردن 3 ساختار جعبه ای از ورق های غیر مغناطیسی ساخته شده است. کوچکترین قسمت داخلی جعبه به انگشت چپ چنگک لحیم می شود. دو آهنربای کوچک در محور عمودی اپوکسی می شوند که خم می شوند و انگشت سمت راست چنگک را که آزادانه می چرخد تشکیل می دهند. این دو آهن ربا هستند که توسط یک مغناطیسی در حال چرخش و چرخش خارجی کنترل می شوند من تمام توان خود را برای ربات فراهم می کنم. من از ورق برنز فسفری 0.005 "ضخامت برای سازه های جعبه استفاده کردم زیرا می توان آن را لحیم کرد و به راحتی اکسید یا تیره شد. از مس یا برنج نیز می توان استفاده کرد. من در ابتدا از مته های کوچک برای سوراخ های یاتاقان در ورق فلز برای محورهای چرخشی سیم استفاده کردم. پس از شکستن تعدادی از آنها در یک پرس مته ، من فقط سوراخ هایی را با یک سوزن بزرگ و چکش به ورق فلز کردم. این یک سوراخ مخروطی ایجاد می کند که می تواند به صورت صاف قرار گیرد. لازم نیست سوراخ ها دارای اندازه دقیق یا حتی کاملاً قرار گرفته باشند. در این مقیاس کوچک ، نیروهای اصطکاک کوچک هستند و اگر به تصاویر دقت کنید می بینید که من از پایه های هدر بلند 1. اینچی استاندارد مربعی شکل برای شفت ها و انگشتان دست استفاده کردم. همچنین می توان از سیم مسی استفاده کرد. چرخ های مهره ای شیشه ای بر روی پین های برنجی اپوکسی شده در انتهای ربات نصب شده است. مهم است که از مواد غیر مغناطیسی برای ساخت استفاده شود ، در غیر این صورت قدرت و کنترل ربات تحت تأثیر منفی قرار می گیرد.

مرحله 3: یک موتور مغناطیسی ربات

این ربات دارای چهار درجه آزادی است. می تواند به جلو و عقب حرکت کند ، به چپ یا راست بچرخد ، گیره را بالا و پایین ببرد و گیره را باز و بسته کند. تصویر 4- من چهار موتور را روی صفحه قرار دادم که برای انجام این کار معمولاً با تعلیق افقی آهنربا کافی است روی گیمبال دو محوره دو آهنربای 1/8 "x1/8" x1/16 "در یک محور عمودی از سیم که خم شده و یک انگشت گیره را خم می کند ، اپوکسی می شوند. دو آهن ربا در یک خط قرار گرفته اند تا به عنوان یک آهنربا عمل کرده و یک موتور مغناطیسی واحد ایجاد کنند. این در کوچکترین جعبه ای نصب شده است که انگشت دیگر آن به آن لحیم شده است. جعبه گریپ با یک پیچ و مهره 000 برنجی به دومین محور افقی گیمبال نصب شده است. من از پیچ استفاده کردم تا بتوانم به راحتی آن را جدا کنم یک میدان مغناطیسی خارجی بر روی دستگاه CNC نصب شده است که می تواند قسمت مغناطیسی را در امتداد محور x و y بچرخاند و آن را به صورت افقی و عمودی بچرخاند. این کار را می توان با آهنربای الکتریکی انجام داد ، اما من استفاده از یک را انتخاب کردم آهنربای دائمی نئودیمیوم مکعب ، زیرا ساده ترین و سریعترین راه برای ایجاد یک میدان مغناطیسی بزرگ در حجم کم است. تصویر 4c- بنابراین ، با انتهای شمالی آهنربای کوچک در ربات روبه رو به انتهای جنوبی خارجی بزرگتر آهنربا در زیر آن ، آهنربای ربات نسبتاً حرکت را دنبال می کند ns میدان مغناطیسی خارجی. برای فیلم کوتاهی از روبات که IC 8 پین را جمع آوری می کند ، اینجا را ببینید: https://www.youtube.com/watch؟v=uFh9SrXJ1EA یا روی فیلم زیر کلیک کنید.

مرحله 4: کنترل کننده ربات نوع CNC

تصویر 5 کنترلر ربات نوع CNC را نشان می دهد. چهار سروو حرکت آهنربای نئودیمیوم یک اینچی مکعبی را ارائه می دهد که آهنربای نصب شده روی گیمبال در روبات دنبال می کند. برای محور x و Y یک سروو با گشتاور بالا با قرقره و هدایت ماهیگیری روی سکوی فایبرگلاس می کشد. فنری با حرکت مخالفت می کند. این سکو روی دو لوله برنجی تلسکوپی تکیه می کند که به عنوان یک راهنمای خطی عمل می کنند. یاتاقان های پلاستیکی ساخته شده از یک تخته برش پلاستیکی ، در دو طرف راهنماهای خطی ، سطح پلت فرم را حفظ می کنند. این کنترل کننده روبات خاص دارای محدوده محدودی از چند اینچ مکعب است. این امر در نهایت باید برای کنترل روباتهای واقعاً میکروسکوپی که ممکن است به برد چند سانتی متر مکعب نیاز داشته باشند ، بیش از حد کافی باشد.

مرحله 5: مدار ربات مغناطیسی

کنترلر ربات شامل یک میکروکنترلر Picaxe است که به گونه ای برنامه ریزی شده است که دنباله ای از حرکات را به ربات ارائه دهد. به نظر من Picaxe ساده ترین و سریعترین میکروکنترلر برای اتصال و برنامه ریزی است. در حالی که کندتر از Pic Micro یا Arduino استاندارد است ، اما برای بیشتر روبات های آزمایشی بیش از حد سریع است. برای دیگر پروژه های Picaxe اینجا را ببینید: https://www.inklesspress.com/picaxe_projects.htm و اینجا: https://www.instructables.com/id/Building-Small-Robots-Making-One-Cubic-Inch-Micro/ Picaxe با ارسال دستورات به یک سرولو کنترلر میکرو سریال Polulu ، ربات را کنترل می کند. کنترل کننده Polulu بسیار کوچک است و به طور مداوم حداکثر 8 سرو را در هر موقعیتی که قرار می گیرد نگه می دارد. دستورات ساده از Picaxe به شما امکان می دهد موقعیت ، سرعت و جهت سرویس ها را به راحتی کنترل کنید. من این کنترلر را برای انواع ربات های سروو توصیه می کنم. شماتیک نحوه اتصال چهار سروو را نشان می دهد. سروو 0 و 1 آهنربای 1 اینچی را در امتداد محور X و Y هدایت می کند. سروو 2 یک سروو چرخشی مداوم است که می تواند آهنربا را بیش از 360 درجه بچرخاند. سروو 3 آهنربای را کمی به جلو و عقب متمایل می کند تا گیره را پایین آورده و بلند کند. برای یک ویدئوی کوتاه از روشن شدن یک ربات ، اینجا را ببینید: https://www.youtube.com/watch؟v=wwT0wW-srYg یا روی فیلم زیر کلیک کنید:

مرحله 6: نرم افزار کنترل ربات

در اینجا برنامه نرم افزاری برای میکروکنترلر Picaxe آمده است. این توالی از پیش برنامه ریزی شده را به سروو کنترلر Polulu ارسال می کند که آهن ربا را در فضای سه بعدی برای کنترل ربات حرکت می دهد. با کمی تغییرات ، می توان از آن برای برنامه نویسی Basic Stamp 2 استفاده کرد. برای برنامه نویسی Picaxe لازم دیدم که پین 3 (خروجی سریال) را از سروو کنترلر جدا کنم. در غیر این صورت برنامه از رایانه بارگیری نمی شود. همچنین لازم دیدم هنگام روشن کردن مدارها ، پین سه را از سروو کنترلر جدا کنید تا از قفل شدن سروو کنترلر جلوگیری شود. سپس ، بعد از یک ثانیه دوباره پین 3 را مجدداً وصل کردم. 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) 'midpause 1000' 'move long servo1serout 3، t2400، ($ 80، $ 01، $ 04، 1، 21، 127) clock' positionwisepause 1500 'grip downserout 3، t2400، ($ 80، $ 01 ، $ 04، 3، 26، 127) 'position downpause 2000' close gripserout 3، t2400، ($ 80، $ 01، $ 04، 2، 25، 1) 'ساعت آهسته' 50sout 3، t2400، ($ 80، $ 01، $ 00، 2 ، 0، 127) 'stop servo 2 rotatepause 700' move forward shortserout 3، t2400، ($ 80، $ 01، $ 04، 1، 13، 127) 'clockpause 1000' grip upserout 3، t2400، ($ 80، 01 $، 04 $، 3 ، 23 ، 127) "موقعیت میانی نقطه توقف 700" گردش به راست 90serout 3 ، t2400 ، (80 دلار ، 01 دلار ، 04 دلار ، 2 ، 25 ، 1) ساعت مكانی با سرعت كند 470serout 3، t2400، ($ 80، $ 01، $ 00، 2، 0، 127) 'stop servo 2 rotationpause 1000' forwarderout 3، t2400، ($ 80، $ 01، $ 04، 0، 13، 12) موقعیت s0 مکث 1500 ' downserout 3، t2400، ($ 80، $ 01، $ 04، 3، 25، 12) 'position midpause 2000' close gripserout 3، t2400، ($ 80، $ 01، $ 04، 2، 25، 1) 'c-clock speed speedwasause 50serout 3 ، t2400 ، (80 دلار ، 01 دلار ، 00 دلار ، 2 ، 0 ، 127) چرخش توقف سروو 2 چرخش مکث 400 "پشتیبان گیری 3 ، t2400 ، (80 دلار ، 01 دلار ، 04 دلار ، 0 ، 35 ، 127) موقعیت s0 c-clockpause 700" upserout 3، t2400، ($ 80، $ 01، $ 04، 3، 22، 12) موقعیت بین پاپ 1000pause 6000 "0 positionerout 3، t2400، (80 $، 01 $، 04 $، 1، 35، 127)" موقعیت s1 13- 24-35 c-clockserout 3، t2400، ($ 80، $ 01، 04 $، 0، 35، 127) position s0 c-clockloop: goto loop

مرحله 7: اضافه کردن سنسورها

این ربات فاقد حسگر است. برای مفید واقع شدن به عنوان دستکاری کننده روبات در اجسام کوچک ، داشتن یک حلقه بازخورد به میکروکنترلر از حسگرهای مختلف دنیای واقعی مزیت محسوب می شود. برای جلوگیری از قرار دادن منبع تغذیه روی برد ، می توان از سنسورهای نور استفاده کرد. نور لیزری یا مادون قرمز را می توان به بالای ربات هدایت کرد و بازتاب کننده ها یا مسدود کننده های مکانیکی را می توان به سنسورهای لمسی ، سنسورهای فشار یا حسگرهای دما و بازتاب متغیر که توسط سلول های فتوسل یا دوربین فیلمبرداری خوانده می شود متصل کرد. یک امکان دیگر استفاده از فناوری RFID برای یک پالس را منتقل می کند که به الکترونیک روی ربات اجازه می دهد به جای یک شماره شناسایی ، یک دنباله از بیت ها که نشان دهنده تغییرات در لمس یا سایر حسگرها است ، بازگردد.

مرحله 8: سایر ربات های دارای قدرت مغناطیسی

روبات هایی که توسط میدان های مغناطیسی از انواع مختلف کنترل می شوند چیز جدیدی نیستند. برخی از آنها میکروسکوپی و برخی دیگر بزرگتر هستند بنابراین می توانند از نظر پزشکی در بدن انسان مستقر شوند. برخی از آهنرباهای الکتریکی کنترل شده توسط کامپیوتر و برخی از آهنرباهای دائمی متحرک استفاده می کنند. در اینجا پیوندهایی با برخی از بهترین و کوچکترین روبات های مغناطیسی آزمایشی وجود دارد که محققان روی آن کار می کنند. ربات مغناطیسی پرنده روی یک سکه. در حالی که در واقع پرواز نمی کند ، در یک میدان مغناطیسی کنترل شده توسط کامپیوتر ، مانند اسباب بازی هایی که تعلیق می کنند ، حرکت می کند. کره کوچک کره زمین همچنین دارای یک گریپر است که در صورت گرم شدن با لیزر منبسط می شود و سپس با سرد شدن نگه می دارد. متأسفانه ، روبات های مغناطیسی انتهای شمالی و جنوبی عمودی هستند ، بنابراین راهی برای کنترل چرخش چرخشی جهت جهت گیری دقیق گریپر وجود ندارد. کمی بزرگتر از کوچکترین رباتی است که در مرحله 9 نشان داده شده است. -76.html روبات آهنربای شنا یک روبات واقعاً میکروسکوپی است که یک مارپیچ است و در یک سر آن آهن ربا وجود دارد. با داشتن میدان مغناطیسی محوری و چرخشی ، می توان آن را در هر جهت هدف قرار داد و در زیر آب شنا کرد. spectrum.ieee.org/aug08/6469 روبات های پزشکی. https://www.medindia.net/news/view_news_main.asp؟ x = 5464 دوربین کنترل مغناطیسی. /Controlled_pill_camera_is_created/UPI-60051212691495/در اینجا چند گیره کنترل کننده مغناطیسی میکروسکوپی وجود دارد که می توان آنها را از نظر شیمیایی یا حرارتی فعال کرد. https://www.sciencedaily.com/releases/200901-01-0914210651.htm گرفتن. بنابراین آنها بیشتر شبیه یک تله خرس میکروسکوپی هستند تا یک چنگال کاملاً کاربردی. /13010901.asppic 10 Magbots R-19 ، R-20 و R-21 را نشان می دهد ، سه روباتی که من برای این آزمایش ها ساخته ام. کوچکترین آنها با حذف یک محور و چرخ ها کوچکتر شد. یک دم سیمی مانع از برگشتن آن به عقب می شود.

مرحله نهم: ساخت ربات های حتی کوچکتر

عکس 11 Magbot R-21 را نشان می دهد ، کوچکترین ربات با قدرت مغناطیسی با یک دستگیره کاربردی که من تا به حال ساخته ام. در.22 "x.20" x.25 "این حدود 1/100 اینچ مکعب است. با حذف چرخ ها و یک نقطه محوری (گیمبال) ، ربات بسیار کوچکتر از نسخه چرخدار است. روی فلز می لغزد. قاب آن به همان اندازه ای که دارای چرخ است ، هموار نیست. دم سیم اجازه می دهد تا ربات به عقب بچرخد تا چنگک را بلند کند. چنین پیکربندی می تواند برای ایجاد یک ربات با اندازه میکروسکوپی استفاده شود. مشکل در این مرحله ، استفاده از IC معمولی است. فناوری برای ایجاد ساختارهای مکانیکی فیلم نازک ، یا ارائه جایگزین دیگری برای ایجاد ساختارهای میکروسکوپی. من روی آن کار می کنم. این روبات های کوچک یکی از ساده ترین راه ها برای حرکت زیاد در یک فضای کوچک را نشان می دهند. سایر پیکربندی های احتمالی آهن ربا و میدان های مغناطیسی خارجی که می تواند ربات های بسیار جالبی را تولید کند. برای مثال ، استفاده از بیش از سه یا چند آهنربای چرخشی یا محوری بر روی یک ربات ، می تواند درجات بیشتری از آزادی و دستکاری دقیق تر گیرنده را به دنبال داشته باشد.

جایزه اول در مسابقه جیبی