Napravite vrlo malog robota: Napravite najmanji robot na kotačima sa hvataljkom na svijetu .: 9 koraka (sa slikama)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja promjena: 2024-01-30 09:38

Napravite robota od 1/20 kubnih inča s hvataljkom koja može pokupiti i pomicati male predmete. Njime upravlja Picaxe mikrokontroler. Vjerujem da je u ovom trenutku ovo možda najmanji robot na kotačima s hvataljkom na svijetu. To će se bez sumnje promijeniti, sutra ili sljedeći tjedan, kad netko izgradi nešto manje.

Glavni problem pri izgradnji doista malih robota je relativno velika veličina čak i najmanjih motora i baterija. Oni zauzimaju veći dio volumena mikro robota. Eksperimentiram s načinima da na kraju napravim robote koji su doista mikroskopski. Kao privremeni korak, napravio sam tri sićušna robota i kontroler opisan u ovom uputstvu. Vjerujem da bi se s izmjenama, ti dokazi konceptnih robota, mogli smanjiti na mikroskopsku veličinu. Nakon godina izgradnje malih robota (vidi ovdje: https://www.instructables.com/id/Building-Small-Robots-Making-One-Cubic-Inch-Micro/), odlučio sam jedini način da napravim najmanje robote moguće, bilo je imati motore, baterije, pa čak i mikrokontroler Picaxe izvan robota. slika 1 prikazuje R-20 robota od 1/20 kubičnih inča na sitan novac. slike 1b i 1c prikazuju najmanjeg robota na kotačima koji podiže i drži 8 -polnu IC. U koraku 3 postoji VIDEOZAPIS koji prikazuje robota kako uzima 8 -polnu IC i pomiče je. I još jedan video zapis u koraku 5 koji prikazuje robota kako uključuje novčić.

Korak 1: Alati i materijali

18x Picaxe mikrokontroler iz Sparkfun -a: https://www.sparkfun.com/Mikro serijski servo upravljač dostupan od Polulu: https://www.pololu.com/2 servo servera visokog zakretnog momenta iz standardnih servo -a Polulu2 iz Polulu.oo5 "debelog bakra, limeni lim od mesinga ili fosforne bronce od Micromarka2- neodimijski magneti 1/1 "1/1" x 1/16 "1-1 neodimijski magnet" 1 "x1" x1 ". Magneti dostupni na: https://www.amazingmagnets.com/index.aspTeleskopirane mjedene cijevi tvrtke Micromark: https://www.micromark.com/Mjerne igle iz Walmart staklenih perli iz Walmart 1/10 "materijala od stakloplastike iz Electronic Goldmine -a: https://www.goldmine-elec-products.com/clear petominutni epoksid Assorted matice i vijci TOOLSneedletin snipssmollering irondrillmetal filessmall iglice kliješta na slici 2 Slika 2 prikazuje korišteni Picaxe modul. Slika 2b prikazuje stražnju stranu Picaxe modula.

Korak 2: Izgradite robota od 1/20 kubnih inča

Pri dimenzijama.40 "x.50" x.46 "volumen robota Magbot R-20 nešto je manji od 1/20 kubičnog inča. Izrađen je presavijanjem 3 kutije od nemagnetnog lima. Najmanja unutarnja strana kutija je lemljena na lijevi prst hvataljke. dva mala magneta epoksidirana su na okomitu osovinu koja se savija i tvori desni prst hvataljke koja se slobodno okreće. Ta dva magneta kontroliraju se vanjskim pokretnim rotirajućim i rotirajućim magnetom polja koja pružaju svu snagu robotu. Koristio sam lim debljine fosforne bronce debljine 0,005 "za konstrukcije kutija jer se može lemiti i lako oksidirati ili otaljati. Također se može koristiti bakar ili mjed. Prvotno sam malim bušilicama izbušio rupe za ležajeve u limu za rotirajuća vratila žice. Nakon što sam ih nekoliko razbio u bušilici, na kraju sam samo probušio rupe velikom iglom i zabio čekić u lim. Time se stvara rupa u obliku stošca koja se tada može ravno turpijati. Rupe ne moraju biti precizne veličine ili čak savršeno postavljene. Na ovom malom mjerilu, sile trenja su male, a ako pomno pogledate slike vidjet ćete da sam koristio dugačke standardne dugačke igle sa zaglavljem koje su kvadratne, za osovine i hvataljke. Mogu se koristiti i bakrene žice. Kotači od staklenih perli montirani su na mesingane igle epoksidirane na dno robota. Važno je koristiti nemagnetične materijale za konstrukciju ili će to negativno utjecati na snagu i kontrolu robota.

Korak 3: Robotski magnetski motor

Robot ima četiri stupnja slobode. Može se kretati naprijed i natrag, rotirati ulijevo ili udesno, pomicati hvataljku gore-dolje i otvarati i zatvarati hvataljku. Slika 4- Premjestio sam četiri ugrađena motora koja bi inače bila potrebna za to jednostavnim horizontalnim ovjesom magneta na dvoosnom gimbalu. Dva magneta 1/8 "x1/8" x1/16 "epoksidirana su na okomito vratilo žice koje je savijeno tako da čini jedan prst hvataljke. Dva magneta su poredana tako da djeluju kao jedan magnet i stvaraju motor s jednim magnetom. Ovo je montirano u najmanju kutiju na kojoj je zalijepljen drugi prst hvataljke. Kutija hvataljke montirana je na drugu vodoravnu os gimbala pomoću mjedenog vijka i matice. Koristio sam vijak kako bih ga lako mogao rastaviti radi podešavanja. Vanjsko magnetsko polje montirano je na CNC stroj koji može kliziti magnetsko polje duž osi x i y te ga rotirati vodoravno i okomito. To je moglo biti učinjeno elektromagnetom, ali sam odabrao jedan kubnih inča neodimijskog stalnog magneta jer je to najjednostavniji i najbrži način za stvaranje velikog magnetskog polja u malom volumenu. Slika 4c- Dakle, sa sjevernim krajem malenog magneta u robotu okrenutim prema većem vanjskom južnom kraju magneta ispod njega, magnet robota prilično pomno prati pokret ns vanjskog magnetskog polja. Za kratki video zapis robota koji uzima 8 -polnu IC, pogledajte ovdje: https://www.youtube.com/embed/uFh9SrXJ1EAIli kliknite video ispod.

Korak 4: CNC tip robotski kontroler

Slika 5 prikazuje CNC tip robotskog kontrolera. Četiri servo motora pružaju pokrete neodimijumskom magnetu od jednog kubnog inča koji slijedi magnet postavljen na kardan u robotu. Za os x i Y servo servo velikog okretnog momenta s remenicom i vodilicom za ribolov povlači platformu od stakloplastike. Opruga se protivi kretanju. Platforma počiva na dvije teleskopske mjedene cijevi koje djeluju kao linearni vodič. Plastični ležajevi izrađeni od plastične daske za rezanje, s obje strane linearnih vodilica, drže platformu u ravnini. Ovaj kontroler robota ima ograničen raspon od nekoliko kubičnih inča. To bi se na kraju trebalo pokazati više nego primjerenim za kontrolu doista mikroskopskih robota koji mogu zahtijevati samo raspon od nekoliko kubičnih centimetara.

Korak 5: Krug magnetskog robota

Robotski kontroler sastoji se od Picaxe mikrokontrolera koji je programiran za osiguravanje slijeda pokreta robotu. Smatram da je Picaxe najlakši i najbrži mikrokontroler za spajanje i programiranje. Iako je sporiji od standardnih Pic Micro ili Arduina, za većinu eksperimentalnih robota je više nego dovoljno brz. Za ostale Picaxe projekte pogledajte ovdje: https://www.inklesspress.com/picaxe_projects.htm I ovdje: https://www.instructables.com/id/Building-Small-Robots-Making-One-Cubic-Inch-Micro/ Picaxe kontrolira robota serijskim slanjem naredbi Polulu mikro serijskom servo kontroleru. Polulu kontroler je vrlo mali i kontinuirano će držati do 8 servo pogona u bilo kojem položaju u koji su postavljeni. Jednostavne naredbe s Picaxea omogućuju vam laku kontrolu položaja, brzine i smjera servo pogona. Toplo bih preporučio ovaj kontroler za sve vrste servo zasnovanih robota. Shema prikazuje kako su četiri servo sklopa spojena. Servo 0 i 1 vode 1 magnet duž osi X i Y. Servo 2 je kontinuirano rotirajući servo koji može rotirati magnet više od 360 stupnjeva. Servo 3 naginje magnet malo naprijed i natrag kako bi spustio i podigao hvataljku. Za kratki video zapis robota koji uključuje novčić, pogledajte ovdje: https://www.youtube.com/embed/wwT0wW-srYgIli kliknite video ispod:

Korak 6: Softver kontrolera robota

Ovdje je softver za mikrokontroler Picaxe. On šalje unaprijed programirane sekvence servo upravljaču Polulu koji pomiče magnet u 3d prostoru za upravljanje robotom. Uz male izmjene, mogao bi se koristiti i za programiranje osnovnog pečata 2. Za programiranje Picaxea smatrao sam da je potrebno odspojiti Pin 3 (serijski izlaz) sa servo kontrolera. Inače se program ne bi preuzeo s računala. Također sam smatrao da je potrebno isključiti pin tri od servo upravljača prilikom uključivanja krugova, kako se spriječilo zaključavanje servo kontrolera. Zatim sam nakon otprilike sekunde ponovno spojio pin 3. 'Program za R-20 magrobot sekvencu preuzimanja pomoću polulu servo kontrolera 3' serijski izlaz pinpause 7000 'postavljen na 0 positionserout 3, t2400, ($ 80, $ 01, $ 04, 1, 35, 127) 'položaj s1 13-24-35 u smjeru suprotnom od kazaljke na satu 3, t2400, (80 USD, 01 USD, 04 USD, 0, 35, 127)' položaj s0 c-sat pauza 7000 'magnetski stupanj nivoa 3, t2400, (80 USD, 01 USD, $ 04, 3, 23, 127) 'položaj srednja pauza 1000' pomak naprijed dugačak servo1serout 3, t2400, (80 USD, 01 USD, 04 USD, 1, 21, 127) 'položaj u smjeru kazaljke na satu 1500' hvat dolje 3, t2400, (80 USD, 01 USD, $ 04, 3, 26, 127) 'pozicija downpause 2000' close gripserout 3, t2400, (80 $, 01 $, 04, 2, 25, 1) 'pauza sa malim brzinama 50serout 3, t2400, ($ 80, $ 01, $ 00, 2, 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) 'stanka u središnjoj točki 700' skrenite desno 90serout 3, t2400, (80 USD, 01 USD, 04, 2, 25, 1) 'pauza u satu 470serout 3, t2400, ($ 80, $ 01, $ 00, 2, 0, 127) 'stop servo 2 rotacija pauza 1000' forwardserout 3, t2400, ($ 80, $ 01, $ 04, 0, 13, 12) 'položaj s0 pauza 1500' grip downserout 3, t2400, (80 $, 01 $, 04, 3, 25, 12) 'položaj srednja pauza 2000' bliski gripserout 3, t2400, (80 USD, $ 01, 04, 2, 25, 1) 'mala brzina c pauza u smjeru kazaljke na satu 50serout 3, t2400, ($ 80, $ 01, $ 00, 2, 0, 127) 'stop servo 2 rotacijapauza 400' backupserout 3, t2400, ($ 80, $ 01, $ 04, 0, 35, 127) 'položaj s0 c-sat pauza 700' hvat upserout 3, t2400, (80 USD, 01 USD, 04, 3, 22, 12) 'pozicija srednja pauza 1000 pauza 6000' postavljena na 0 pozicijaserout 3, t2400, (80 USD, 01 USD, 04 USD, 1, 35, 127) 'pozicija s1 13- 24-35 c-clockserout 3, t2400, ($ 80, $ 01, $ 04, 0, 35, 127) 'položaj s0 c-clockloop: goto loop

Korak 7: Dodavanje senzora

Ovaj robot nema senzore. Da bi bili zaista korisni kao robotski manipulatori malim objektima, bila bi prednost imati povratnu spregu na mikrokontroler s različitih senzora u stvarnom svijetu. Kako bi se izbjeglo stavljanje napajanja na brod, mogli bi se koristiti svjetlosni senzori. Lasersko ili infracrveno svjetlo moglo bi se usmjeriti na vrh robota, a mehanički reflektori ili blokatori mogli bi se spojiti na senzore dodira, senzore tlaka ili temperaturne senzore s promjenjivom refleksijom koju očitavaju fotoćelije ili videokamera. Druga mogućnost je korištenje RFID tehnologije za odašilje impuls koji napaja elektroniku na robotu da se vrati umjesto identifikacijskog broja, niz bitova koji predstavljaju varijacije dodira ili drugih senzora.

Korak 8: Ostali roboti na magnetski pogon

Roboti kojima upravljaju magnetska polja različitih vrsta nisu ništa novo. Neki od njih su mikroskopski, a neki su veći pa se mogu medicinski rasporediti u ljudskom tijelu. Neki koriste elektromagnete s računalnim upravljanjem, a neki pokretne trajne magnete. Evo nekoliko veza na neke od najboljih i najmanjih eksperimentalnih magnetskih robota na kojima istraživači rade. Leteći magnetni robot na novčić. Iako zapravo ne leti, lebdi u računalno upravljanom magnetskom polju, slično igračkama koje ovjese mali globus zemlje. Također ima hvataljku koja se širi zagrijavanjem laserom, a zatim hvata dok se hladi. Nažalost, magnetski sjeverni i južni krajevi robota su okomiti, pa ne postoji način da se kontrolira rotacijski spin kako bi se precizno orijentirala hvataljka. Nešto je veći od najmanjeg robota koji sam napravio, što je prikazano u koraku 9. https://www.sciencedaily.com/releases/200904-04-0913205339.htmhttps://news.cnet.com/8301-11386_3-10216870 -76.htmlRobot s magnetom za plivanjeUistinu mikroskopski robot koji je spirala s magnetom na jednom kraju. S vanjskim okretnim i rotirajućim magnetskim poljem, može se usmjeriti u bilo kojem smjeru i plivati pod vodom.https://www.sciencedaily.com/releases/200904-04-0918085333.htmPolica za kameru koja se može odvojiti pomoću magneta.https:// www. spektar.ieee.org/aug08/6469Medicinski roboti.https://www.medindia.net/news/view_news_main.asp? x = 5464Magnetski upravljana kamera.https://www.upi.com/Science_News/2008/06/05 /Controlled_pill_camera_is_created/UPI-60051212691495/Evo nekoliko mikroskopskih magnetski upravljanih hvataljki koje se mogu kemijski ili toplinski aktivirati. Https: //www.sciencedaily.com/releases/200901-01-0914210651.htm Nažalost, ove mikro hvataljke se ne mogu otpustiti zgrabiti. Dakle, oni su više poput mikroskopske zamke za medvjede nego potpuno funkcionalna hvataljka. Https://www.sciencedaily.com/releases/200901-01-0912201137.htmhttps://www.rsc.org/chemistryworld/News/2009/January /13010901.asppic 10 prikazuje Magbote R-19, R-20 i R-21, tri robota koje sam napravio za ove pokuse. Najmanji je smanjen uklanjanjem jednog zakreta i kotača. Žičani rep sprječava ga da se prevrne unatrag.

Korak 9: Izgradite još manje robote

Na slici 11 prikazan je Magbot R-21, najmanji robot s magnetskim pogonom i funkcionalnom hvataljkom koju sam do sada napravio. Na.22 "x.20" x.25 "to je oko 1/100 kubičnog inča. Uklanjanjem kotača i jedne točke zakretanja (gimbal), robot je mnogo manji od inačice na kotačima. Klizi po metalu okvir nije tako glatko kao onaj s kotačima. Žičani rep omogućuje robotu da se otkotrlja kako bi podigao hvataljku. Takva se konfiguracija može koristiti za stvaranje robota mikroskopske veličine. Problem u ovom trenutku je ili korištenje konvencionalne IC tehnologiju za stvaranje tankoslojnih mehaničkih struktura ili da smisle neku drugu alternativu za stvaranje mikroskopskih struktura. Radim na tome. Ovi mali roboti predstavljaju jedan od najjednostavnijih načina za puno kretanja na malom prostoru. Postoji mnogo druge moguće konfiguracije magneta na ploči i vanjskih magnetskih polja koja bi mogla proizvesti vrlo zanimljive robote. Na primjer, upotreba više od tri ili više rotirajućih ili okretnih magneta na robotu mogla bi rezultirati većim stupnjem slobode i preciznijom manipulacijom hvataljke.

Prva nagrada u džepnom natjecanju