Кішкентай роботтарды құру: бір текше дюймдік микро-сумо роботтарын жасау: 5 қадам (суреттермен)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Соңғы өзгертілген: 2024-01-30 10:27

Кішкентай роботтар мен схемаларды құру туралы бірнеше мәліметтер. Бұл нұсқаулық сонымен қатар кез келген көлемдегі роботтарды құруда пайдалы болатын бірнеше негізгі кеңестер мен әдістерді қамтиды. Мен үшін электроникадағы үлкен қиындықтардың бірі - мен қаншалықты кішкентай робот жасай алатынымды көру. Электрониканың әдемі жағы - бұл компоненттер өте жылдам қарқынмен кішірейіп, арзан әрі тиімді бола береді. Автокөлік технологиясы осылай болғанын елестетіп көріңіз. Өкінішке орай, қазіргі кезде механикалық жүйелер электроника сияқты тез ілгерілемейді. Бұл өте кішкентай роботтарды құрудағы басты қиындықтардың біріне әкеледі: шағын кеңістікке орналасуға тырысу, роботты қозғалтатын механикалық жүйе. Механикалық жүйе мен аккумуляторлар кішкентай робот көлемінің көп бөлігін алады. Сурет 1 текше дюймдік микросумо роботы Cube R-16-ны көрсетеді, ол музыкалық сым мұртшасымен (бампермен) қоршаған ортаға жауап бере алады. қосқыш). Ол кішкентай қораптың периметрін жылжытуға және зерттеуге болады. Оны Sony теледидарына орнатылған әмбебап теледидардың инфрақызыл пультінің көмегімен қашықтан басқаруға болады. Сондай-ақ, оның Picaxe микроконтроллері реакция үлгілерімен алдын ала бағдарламаланған болуы мүмкін. Толық мәліметтер 1 -қадамнан басталады.

1 -қадам: бір текше дюймдік роботтың компоненттері

Mr cube R-16-мен жасаған он алтыншы робот. Бұл өлшемі 1 «x1» x1 «болатын текше дюймдік робот. Ол автономды бағдарламаланатын әрекетке қабілетті немесе оны қашықтан басқаруға болады. Бұл өте практикалық немесе ерекше пайдалы нәрсе емес. Бұл тек прототип Кішкентай роботты құру сізге роботтар мен басқа да шағын тізбектер үшін миниатюризациялау дағдыларын жетілдіруге мүмкіндік береді деген мағынада пайдалы. Үлкен кеңістікте бір тізбекті салу үшін әдетте екі есе көп уақыт қажет. Дәнекерлеу немесе желімдеу кезінде ұсақ бөлшектер мен сымдарды орнында ұстау үшін қысқыштардың барлық түрлері қажет. Кішкентай моторлар - бұл шын мәнінде кішкентай роботтарды жасауға үлкен кедергі болып табылатын редуктор болып табылады. Басқару электроникасы (микроконтроллерлер) кішірейе береді. g төмен айналу жиілігі жеткілікті аз қозғалтқыштар оңай емес. Мистер Куб тек 25: 1 пропорциясында жұмыс істейтін шағын пейджерлік қозғалтқыштарды пайдаланады. Бұл роботта мен қалағаннан гөрі жылдам және сәл бұралаң. Кеңістікке сәйкес келу үшін қозғалтқыштарды бір дөңгелекті екіншісіне қарағанда алға қарай ауыстыруға тура келді. Онымен бірге ол алға, артқа жылжиды және жақсы айналады. Қозғалтқыштар перфорация тақтасына дәнекерленген 24 калибрлі сыммен қосылып, содан кейін контактілі цементпен жабыстырылды. Роботтың артқы жағында 4-40 өлшемді нейлон болты төменгі тақтаның астындағы тесікке бұралған. Бұл тегіс пластикалық болт басы роботты теңестіру үшін құюшы рөлін атқарады. Сіз оны 4 -суреттің төменгі оң жағында көре аласыз. Бұл роботтың төменгі бөлігінде дөңгелекті босатуға мүмкіндік береді, шамамен 1/32 дюйм. Дөңгелектерді орнату үшін қозғалтқыштарға орнатылған 3/16 дюймдік пластикалық шығырлар қосылды және содан кейін иіру кезінде қажетті диаметрге дейін тегістелді. Содан кейін олар нейлон жуғыштың ішіне сәйкес келетін металл жуғыштың саңылауына енгізілді және бәрі бірге эпоксидті болды. Дөңгелекті тартуға мүмкіндік беретін сұйық таспалы резеңкеден екі қабатпен қаптады. Кіші батареялар Ең кішкентай роботтардың тағы бір мәселесі - қызмет ететін шағын батареяларды табу. Қолданылатын редукторлардың жұмыс істеуі үшін жеткілікті жоғары токтар қажет (90-115мА). Нәтижесінде таңғы асқа батареяларды жейтін кішкентай робот шығады. Мен сол кезде таба алатын ең жақсысы-3-LM44 литийлі батырмалы батареялар. Бұл түрдегі өте кішкентай роботтардың батареяның қызмет ету мерзімі өте қысқа (бірнеше минут), олар әдетте практикалыққа жақын ештеңе жасай алмайды. 1,5 вольтты үш батареяға ғана орын болды, сондықтан олар моторды да, Picaxe контроллерін де қуаттандырды. Кішкентай тұрақты ток қозғалтқыштары жасай алатын электр шуылына байланысты, бәріне бір қуат көзі әдетте жақсы идея емес. Бірақ әзірге бұл жақсы жұмыс істейді. Бұл бір дюймдік роботтың кеңістігі соншалықты тығыз болғандықтан, 28 калибрлі сым оқшаулауының қалыңдығы (таспалы кабельден) қиындық туғызды. Мен роботтың екі жартысын әрең жинадым. Менің болжауымша, робот көлемінің 85% -ы компоненттермен толтырылған. Роботтың кішкентай болғаны соншалық, оны өшіру қосқышы да қиындық тудырды. Ақыр соңында, мен сақал мұрттарын инфрақызыл датчиктермен алмастыра аламын. Менде кеңістікті пайдалану оңай болды, сондықтан кез келген нәрсені жер үсті технологиясына жүгінбей -ақ қою өте қиын болар еді. 2 -суретті қараңыз. Бұл.1 дюймдік жолақтар мен розеткалармен қосылатын екі бөліктен тұрады. Бұл барлық компоненттерге оңай қол жеткізуге мүмкіндік береді, бұл тізбектерді жөндеуді немесе өзгерістерді жеңілдетеді. 3 -суретте кейбір бөліктердің орналасуы көрсетілген Негізгі компоненттер. MATERIALS2 GM15 Gear Motors- 25: 1 6мм планеталық тісті пейджер қозғалтқышы: https://www.solarbotics.com/motors_accessories/4/18x Picaxe микроконтроллері: https://www.hvwtech.com/products_list.asp CatID = 90 & SubCatID = 249 & SubSubCatID = 250L293 мотор контроллері DIP IC: https://www.mouser.comPanasonic PNA4602M инфрақызыл детекторы: https://www.mouser.com30 AWG Beldsol жылу өткізгіш (дәнекерленген) магнитті сым: https:// www.mouser.com3 LM44 1.5V. Литий батырмалы ұялы батареялар: https://www.mouser.comКіші көк қосқыш: https://www.jameco.comЖұқа дәнекерлеуші-.015 дюймдік дәнекерленген дәнекер: https:// www.mouser.comRezistors және 150 uf тантал конденсаторы. 1 дюймдік шыны шыныдан жасалған тақта: https://www.allelectronics.com/cgi-bin/item/ECS-4/455/SOLDERABLE_PERF _BOARD, _LINE_PATTERN_.htmlPerformix (tm) сұйық таспа, қара-Wal-Mart немесе https://www.thetapeworks.com/liquid-tape.htm-де қол жетімді

2 -қадам: бір текше дюймдік роботтың тізбегі

4 -суретте роботтың негізгі тізбектері болып табылатын 18x Picaxe микроконтроллері мен L293 қозғалтқышының орналасуы көрсетілген. Құрылыс кезінде мен Picaxe немесе L293 -тің беткі қондырғы нұсқаларын ала алмадым. Жер үсті қондырғыларын қолдану қосымша тізбектер мен сенсорларға көбірек орын қалдырады. Олардың жады аз және PicMicros, Arduino, Basic Stamp немесе басқа микроконтроллерлер сияқты жылдам болмаса да, олар көптеген эксперименттік роботтарға жеткілікті жылдам. Олардың көпшілігін жылдамдық немесе жад қажет болған кезде оңай қосуға болады. Олар сондай -ақ өте кешірімді. Мен оларды тікелей дәнекерледім, қысқарттым және олардың шығысын шамадан тыс жүктедім, мен әлі біреуін өртеп жібермедім. Оларды BASIC программалау тілінде программалауға болатындықтан, оларды микроконтроллерлердің көпшілігіне қарағанда бағдарламалау да оңай. Егер сіз шынымен де кішігірім құрылысты жасағыңыз келсе, 08M және 18x Picaxe контроллері бетке бекіту түрінде қол жетімді (SOIC-Small Outline Integrated Circuits). Picaxe микроконтроллерлерімен жасауға болатын кейбір жобаларды көру үшін мына сілтеме бойынша қарауға болады: https://www.inklesspress.com/picaxe_projects.htmL293 Мотор реттегіші L293 қозғалтқыш контроллері - кез келген кішкентай роботтағы екі қозғалтқышты басқарудың тамаша әдісі. Микроконтроллерден шығатын төрт түйреуіш екі қозғалтқыштың қуатын басқара алады: алға, кері немесе өшіру. Қозғалтқыштардың қуаты олардың жылдамдығын бақылау үшін тіпті импульсті болуы мүмкін (PWM-импульстік ені модуляциясы). Dead Bug Style L293 контроллерін орнатуға арналған тақталарда орын жоқ, сондықтан ол қате техникасы көмегімен орнатылды. Бұл жай ғана ИК төңкерілгенін және жіңішке сымдар бүгілген немесе қысқартылған түйреуіштерге тікелей дәнекерленгенін білдіреді. Содан кейін оны тақтаға жабыстыруға немесе кез келген бос орынға орнатуға болады. Бұл жағдайда, L293 дәнекерленгеннен және сыналғаннан кейін, мен оны бос кеңістікке қысылған кезде ештеңе жетпейтініне сенімді болу үшін оны үнемі қолданылатын сұйық таспалы резеңкемен екі қабатпен қаптадым. Таза контактілі цементті де қолдануға болады. Өлі қате стилін қолдана отырып, схеманы құрудың жақсы үлгісін мына жерден қараңыз: https://www.bigmech.com/misc/smallcircuit/Pic 5 мен өзгерткен көмекші қолдардың дәнекерлеу қондырғысын көрсетеді. Кішкентай аллигатор қысқыштарын перделер тақтасына қосу арқылы шағын сымдарды дәнекерлеу кезінде қате. 6 -суретте Mr. Cube роботы схемасы көрсетілген. Сіз мистер Кубтің қысқа бағдарламаланған тізбекті басу арқылы бейнесін көре аласыз. Төмендегі дюйм-робот-sm.wmv сілтемесінде. Бұл роботты қозғалтқыштарда импульстік ені модуляциясын қолдана отырып төмендетілген максималды жылдамдықтың шамамен 30% көрсетеді.

3 -қадам: Робот құрастыру бойынша кеңестер мен амалдар

18 роботты құрастырғаннан кейін, мен қиын жолмен үйрендім. Бөлек қуат көздері Егер сізде бос орын болса, сіз микроконтроллер мен оның тізбектері мен қозғалтқыштары үшін бөлек қуат көздерін қолдансаңыз, өзіңізді көп қиындықтардан құтқарасыз. Қозғалтқыштар шығаратын тербелмелі кернеу мен электрлік шу микробақылаушы мен сенсордың кірісіне зиян келтіруі мүмкін, бұл сіздің роботта өте сәйкес келмейтін жауаптар береді. Компоненттер сирек істен шығады немесе ақаулы болады. Егер сіздің конструкцияңыз жарамды болса, және схема жұмыс істемесе, бұл сіздің сымдарда әрқашан қате болады. Жылдам схеманың прототипін жасау туралы ақпаратты мына жерден қараңыз: https://www.inklesspress.com/fast_circuits.htmI содан кейін барлық қозғалтқыштар мен датчиктерді робот корпусына орнатыңыз және микроконтроллерді оларды басқаруға бағдарламалаңыз. Тек бәрі жақсы жұмыс істегеннен кейін, мен схеманың тұрақты дәнекерленген нұсқасын жасауға тырысамын. Мен мұны робот корпусынан бөлек тұрған кезде тексеремін. Егер бұл жұмыс істесе, мен оны роботқа тұрақты түрде орнатамын. Егер ол жұмысын тоқтатса, көбінесе шу ақауларының кінәсі болады. Мен кездестірген ең үлкен проблемалардың бірі - бұл электрлік шу, бұл тізбекті жарамсыз етеді. Көбінесе бұл тұрақты ток қозғалтқыштарынан шығатын электрлік немесе магниттік шудың әсерінен болады. Бұл шу сенсордың кірісін және тіпті микроконтроллерді басып кетуі мүмкін. Бұл мәселені шешу үшін қозғалтқыштар мен олардың сымдарының микроконтроллерге өтетін кіріс желілеріне жақын емес екеніне көз жеткізуге болады. 7-суретте микроконтроллер ретінде 2-штампты қолданатын мен жасаған Sparky, R-12 роботы көрсетілген. Мен оны роботтан алыстатылған негізгі тақта арқылы сынап көрдім және негізгі бағдарламалауды жасағаннан кейін бәрі жақсы жұмыс істеді. Мен оны қозғалтқыштардың үстіне орнатқанда, ол есінен танып, мүлдем сәйкес келмеді. Мен қозғалтқыштар мен тізбектер арасында жерге тұйықталған мыс тақтасын қосуға тырыстым, бірақ бұл маңызды емес. Ақырында, робот қайтадан жұмыс жасамас бұрын 3/4 дюймді (көк көрсеткілерді қараңыз) физикалық түрде көтеруге мәжбүр болдым. Кішкентай роботтардағы жойқын шудың тағы бір жалпы көзі пульсирленген сигнал болуы мүмкін. Егер сіз PWM сигналдарын сервоға немесе қозғалтқышқа жіберсеңіз, сымдар ол антенна сияқты әрекет ете алады және кіріс желілерін шатастыратын сигналдарды жібере алады. Бұған жол бермеу үшін микроконтроллердің кіріс және шығыс сымдарын мүмкіндігінше бөлек ұстаңыз. Сондай -ақ қозғалтқыштарға қуат беретін сымдарды кіріс желілерінен алшақ ұстаңыз. Шағын тізбектерді 30-36 калибрлі магнит сымының көмегімен шешуге болады. Мен кейбір жобалар үшін 36 калибрлі сымды қолдандым, бірақ оны өте ұқыпты деп таптым, оны жұлып алу және қолдану қиын болды. Жақсы ымыраға 30 калибрлі магнит сымы жатады. Тұрақты магнит сымды қолдануға болады, бірақ мен жылытылатын магнитті сымды жақсы көремін. Бұл сымның оқшаулауды еріту үшін жеткілікті қызумен дәнекерлеу арқылы оны шешуге болатын жабыны бар. Дәнекерлеу кезінде жабынды алу үшін 10 секундқа дейін уақыт кетеді. Кейбіреулер үшін нәзік компонент светодиодтарға немесе IC -ке дәнекерлеу сияқты әсер етсе, бұл зиянды жылу болуы мүмкін. Мен үшін ең жақсы ымыраға келу - бұл жылытылатын магнитті сымды қолдану, бірақ алдымен оны алып тастау. Мен алдымен өткір пышақты алып, оны магнит сымының бойымен сырғытып, жабынды алып тастаймын, содан кейін сымды диаметрі бойынша жақсы жұлынғанша айналдырамын. Содан кейін мен сымның ұшын жақсы қапталғанша дәнекерлеймін. Содан кейін сіз оны кез келген нәзік компонентке тез зақымдай аласыз. Жұқа дәнекерлеу. Компоненттер бір -біріне өте жақын орналасқанда, оларды жақын маңдағы жастықтар мен сымдарды қысқартпай дәнекерлеу қиын болуы мүмкін. Ең жақсы шешім - кішкене ұшты реттелетін термиялық дәнекерлеуішті (1/32 дюймді) және ең жұқа дәнекерлеуді қолдану. Стандартты дәнекерлеу диаметрі әдетте.032 «, ол көп жағдайда жақсы жұмыс істейді. 0,15 дюймдік жіңішке дәнекерді қолдану қосылыстағы дәнекерлеу мөлшерін оңай басқаруға мүмкіндік береді. Егер сіз дәнекерлеудің ең аз мөлшерін қолдансаңыз, ол ең аз көлемді ғана алып қоймайды, сонымен қатар түйіспені тез дәнекерлеуге мүмкіндік береді. Мүмкіндігінше. Бұл СК және беттік жарықдиодты шамдар сияқты нәзік компоненттердің қызып кетуі мен зақымдану мүмкіндігін азайтады. Бетті бекітуге арналған компоненттер Бетті бекітуге арналған компоненттер миниатюризациялаудың ең жақсы құралы болып табылады. SOIC сөндіргіш тақталарын немесе тізбектерін жасаудың әдісін мына жерден қараңыз: https://www.inklesspress.com/robot_surface_mount.htm Дәнекерлеудің орнына компоненттерді желімдеу Кейбір беткі бекіткіш компоненттерді тікелей тақтаға жабыстыруға болады. ол светодиодтар мен IC-ге жабыстырылады. Қараңыз: https://www.instructables.com/id/Make-Conductive-Glue-and-Glue-a-Circuit/Бұл жұмыс істеп тұрғанда, біршама қиын болуы мүмкін, себебі капиллярлық әрекет. c вик Жарықдиодты және басқа да компоненттердің астындағы индуктивті желім сымдардың қысқа тұйықталуы. Өткізбейтін желімді қолданатын компоненттерді желімдеу Мен жақында өткізбейтін желімнің көмегімен мыс тізбектер мен өткізгіш маталарға компоненттерді жабыстыруды тәжірибеден өткіздім. өткізбейтін желіммен жабыстырылған, жарықдиодты жарықдиодты қолданатын 12 вольтты жарық жолағынан. Егер сіз мыс іздеріне тырнақ бояуының жұқа қабығын қойып, светодиоды физикалық түрде қыссаңыз және оны 24 сағат бойы кептірсеңіз, сізде электр өткізгіш жақсы механикалық түйісу қалады. Тырнаққа арналған лак желімі мықты іздерді қысады және қысады, олар жақсы механикалық байланыс жасайды. Ол толық 24 сағат бойы бекітілуі керек. Осыдан кейін сіз оның өткізгіштігін тексере аласыз. Егер ол жанып тұрса, желімнің екінші қабатын қосуға болады. Екінші қабат үшін мен дәнекерлеушілер немесе Goop сияқты мөлдір контактілі цементті қолданамын. Бұл қалың желім компоненттерді қоршап алады, сонымен қатар мыс іздеріне берік қосылысты сенімді түрде қамтамасыз ету үшін құрғаған кезде кішірейеді. Қайта тестілеуден бұрын 24 сағат күтіңіз, ол қанша уақытқа созылатынына күмәнмен, мен 8 -суреттегі көк жарық диодты жарық жолағын жеті күн мен түнде қалдырдым. Тізбектің кедергісі уақыт өте келе төмендеді. Бірнеше ай өткен соң, жолақ әлі күнге дейін қарсылықтың жоғарылауы туралы белгісіз толығымен жанып тұрады. Бұл әдісті қолдана отырып, мен мыс қапталған перфордалық тақтайшаға 0805 өлшемді және одан да үлкен беткі жарық диодты сәтті жапсырдым. Бұл әдіс шын мәнінде шағын тізбектерді, жарықдиодты дисплейлер мен роботтарды жасауда қандай да бір уәде береді.

4 -қадам: Ережені бұзу

Кішкентай роботтар жасау үшін жоғарыда айтылған көптеген ережелерді бұзуға тура келуі мүмкін. Мистер Кубты жасау үшін мен келесі ережелерді бұздым: 1- Мен қозғалтқыштар үшін бір емес, микроконтроллер үшін бір қуат көзін қолдандым.2- Мен Picaxe микроконтроллерін қозғалтқышқа өте жақын орнаттым.3- Мен батареяларды қолдандым. олар төмен ток тартуға есептелген және оларды жобаланғаннан әлдеқайда жоғары токтарда өткізді. Бұл батареялардың қызмет ету мерзімін шектейді. 4- Мен барлық сымдарды қожалықта жинадым, бұл қиылысу мен электр шуын тудыруы мүмкін. Мен сәттілікке қол жеткізе алмадым. Бұл схеманы жөндеуді қиындатуы мүмкін. Cube мырзасы үшін Picaxe бағдарламалау кодын мына жерден жүктей аласыз: https://www.inklesspress.com/mr-cube.txtЕгер сіз мен жасаған басқа роботтарды көргіңіз келсе., сіз мына сайтқа кіре аласыз: https://www.inklesspress.com/robots.htm 5 -қадамдағы мәліметтер.

5 -қадам: Екінші текше мырза: 1/3 текше дюймдік робот жасау

Жұмыс істейтін бір текше дюймдік роботты жасағаннан кейін, мен кішірек нәрсені сынап көруге тура келді. Мен 1/3 текше дюймге жуық роботқа ұмтыламын. Бұл кезде Cube Two мырзасы шамамен.56 «x.58» x.72 «шамасында. Оның автономды түрде қозғалуына мүмкіндік беретін 08 Picaxe микроконтроллері бар. 10 суретте роботты сызғышта көрсетеді. 11 суретте екіншісін көрсетеді. Екі батарея - cr1220 3 вольтты литий батареялары және олардың Picaxe мен қозғалтқыштарды қуаттандыру үшін жеткілікті сыйымдылығы бар -жоғын білу қажет. Қосымша аккумулятор қажет болуы мүмкін. Бұл - жұмыс. Екі пейджерлік қозғалтқыш роботты тегіс беттерде жылжыту және айналдыру үшін жақсы жұмыс істейді. Picaxe микроконтроллері орнатылған, бағдарламаланған және сынақтан өткен. SOIC L293 қозғалтқыш контроллері мен инфрақызыл рефлектор сенсоры қосылады. Сенсорлары мен микроконтроллері бар ең кішкентай автономды роботтардың бірі болыңыз. Бұл кішкентай робот болғанымен, бағдарламаланатын кішкентай әуесқой роботтар бар ма? Иә. Қараңыз: 1cc Robot: https://diwww.epfl.ch/lami/ mirobots/smoovy.htmlPico робот:

Нұсқаулықтар мен RoboGames роботтар байқауының екінші жүлдесі

Instructables кітап байқауының бірінші жүлдесі