Küçük Robotlar İnşa Etmek: Bir İnç Kübik Mikro Sumo Robotlar ve Daha Küçük Yapmak: 5 Adım (Resimlerle)

2024 Yazar: John Day | [email protected]. Son düzenleme: 2024-01-30 13:21

İşte küçük robotlar ve devreler oluşturmaya ilişkin bazı ayrıntılar. Bu talimat, aynı zamanda, herhangi bir boyutta robot yapımında yararlı olan bazı temel ipuçlarını ve teknikleri de kapsayacaktır. Benim için elektronikteki en büyük zorluklardan biri, ne kadar küçük bir robot yapabileceğimi görmektir. Elektronikle ilgili en güzel şey, bileşenlerin inanılmaz hızlı bir şekilde daha küçük ve daha ucuz ve daha verimli hale gelmeye devam etmesidir. Otomobil teknolojisinin böyle olduğunu hayal edin. Ne yazık ki, şu anda mekanik sistemler neredeyse elektronik kadar hızlı ilerlemiyor. Bu, çok küçük robotlar inşa etmedeki ana zorluklardan birine yol açar: küçük bir alana sığdırmaya çalışmak, robotu hareket ettiren mekanik sistem. Mekanik sistem ve piller, gerçekten küçük bir robotun hacminin çoğunu alma eğilimindedir.pic1, ortamına müzik teli bıyıkları (tampon) ile tepki verebilen bir inç küp mikro sumo robotu olan Mr. Cube R-16'yı gösterir. değiştirmek). Küçük bir kutunun çevresini hareket ettirebilir ve keşfedebilir. Sony TV için ayarlanmış evrensel bir TV kızılötesi uzaktan kumandası kullanılarak uzaktan kontrol edilebilir. Ayrıca, reaksiyon kalıpları ile önceden programlanmış Picaxe mikro denetleyicisine sahip olabilir. Ayrıntılar 1. adımda başlar.

Adım 1: Bir İnç Küp Robotun Bileşenleri

Mr cube R-16, yaptığım on altıncı robottur. 1"x1"x1" ölçülerinde bir inç küp robottur. Otonom programlanabilir davranışa sahiptir veya uzaktan kumanda edilebilir. Çok pratik veya özellikle kullanışlı bir şey olması amaçlanmamıştır. Bu sadece bir prototiptir. Bununla birlikte, küçük bir robot inşa etmenin robotlar ve diğer küçük devreler için minyatürleştirme becerilerinizi geliştirmenize izin vermesi açısından yararlıdır. aynı devreyi daha geniş bir alanda kurmak normalde alacağından iki kat daha uzun sürer. Lehimleme veya yapıştırma sırasında küçük bileşenleri ve telleri yerinde tutmak için her türlü kelepçeye ihtiyaç vardır. Parlak bir çalışma ışığı ve iyi bir büyüteçli kulaklık veya Sabit büyüteç bir zorunluluktur. Küçük Motorlar Gerçekten küçük robotlar yapmanın önündeki en büyük engellerden birinin gerekli olan dişli motor olduğu ortaya çıktı. Kontrol elektroniği (mikrodenetleyiciler) küçülmeye devam ediyor. g Yeterince küçük olan düşük devirli dişli motorlar o kadar kolay değil. Mr. Cube, 25:1 oranında dişli küçük çağrı cihazı dişli motorları kullanır. Bu viteste, robot istediğimden daha hızlı ve biraz seğiriyor. Boşluğa sığdırmak için motorların bir tekerlek diğerinden daha önde olacak şekilde dengelenmesi gerekiyordu. Bununla bile, ileri, geri hareket eder ve iyi döner. Motorlar, lehimlenmiş ve daha sonra temas çimentosu ile yapıştırılmış 24 gauge tel ile perfboard üzerine kablolanmıştır. Robotun arkasında, alt devre kartının altındaki dişli bir deliğe 4-40 boyutlu bir naylon cıvata vidalandı. Bu pürüzsüz plastik cıvata başı, robotu dengelemek için tekerlek görevi görür. Resim 4'ün sağ alt köşesinde görebilirsiniz. Bu, robotun alt kısmında yaklaşık 1/32" tekerlek boşluğu sağlar. Tekerlekleri monte etmek için motorlara monte edilen 3/16" plastik kasnaklara güç verildi ve daha sonra, dönerken, doğru çapta zımparalandı. Daha sonra bir naylon rondelanın içine oturan metal bir rondeladaki bir deliğe yerleştirildiler ve her şey birlikte epoksilendi. Tekerlek daha sonra çekiş sağlamak için iki kat Liquid Tape kauçuk ile kaplandı. Küçük Piller En küçük robotlarla ilgili bir diğer sorun, uzun ömürlü küçük piller bulmaktır. Kullanılan dişli motorların çalışması için oldukça yüksek akımlar (90-115ma) gerekir. Bu, kahvaltıda pil yiyen küçük bir robotla sonuçlanır. O zaman bulabildiğimin en iyisi 3-LM44 lityum düğme pillerdi. Bu tür çok küçük robotlardaki pil ömrü o kadar kısadır (birkaç dakika) ki genellikle pratikte yakın bir şey yapamazlar. Sadece üç adet 1.5v pil için yer vardı, bu yüzden hem motorlara hem de Picaxe kontrol cihazına güç sağladılar. Küçük DC motorların yaratabileceği elektriksel gürültü nedeniyle, her şey için tek bir güç kaynağı genellikle iyi bir fikir değildir. Ama şu ana kadar gayet iyi çalışıyor. Bu bir inçlik robottaki alan o kadar dardı ki, 28 gauge tel yalıtımının (şerit kablodan) kalınlığının bir sorun olduğu ortaya çıktı. Robotun iki yarısını zar zor bir araya getirebildim. Robotun hacminin yaklaşık %85'inin bileşenlerle dolu olduğunu tahmin ediyorum. Robot o kadar küçüktü ki açma-kapama düğmesi bile sorunluydu. Sonunda, ham bıyıkları kızılötesi sensörlerle değiştirebilirim. Kelimenin tam anlamıyla kullanımı kolay alanım tükendi, bu yüzden yüzeye montaj teknolojisine başvurmadan daha fazlasını takmak ilginç bir zorluk olurdu. Gerçekten küçük robotlar için kapaklı yapı kullanmayı seviyorum. Bkz. Resim 2. Bu,.1" şerit başlıklar ve soketlerle birbirine bağlanan iki yarıdan oluşur. Bu, tüm bileşenlere kolay erişim sağlar, devrelerde hata ayıklamayı veya değişiklik yapmayı kolaylaştırır. Resim 3, bazı bileşenlerin konumunu gösterir. ana bileşenler. MATERIALS2 GM15 Dişli Motorlar- 25:1 6mm Planet Dişli Çağrı Motoru: https://www.solarbotics.com/motors_accessories/4/18x Picaxe mikrodenetleyici şu adresten edinilebilir: https://www.hvwtech.com/products_list.asp ?CatID=90&SubCatID=249&SubSubCatID=250L293 motor kontrolörü DIP IC: https://www.mouser.comPanasonic PNA4602M kızılötesi dedektör: https://www.mouser.com30 AWG Beldsol ısıyla sıyrılabilir (lehimlenebilir) mıknatıs teli: https://www.mouser.com3 LM44 1.5V. Lityum düğme piller: https://www.mouser.comKüçük mavi açma-kapama düğmesi: https://www.jameco.comİnce lehim-.015" reçine çekirdekli lehim: https:// www.mouser.comDirençler ve 150 uf tantal kapasitör.1" fiberglas bakır izli perfboard: https://www.allelectronics.com/cgi-bin/item/ECS-4/455/SOLDERABLE_PERF _BOARD, _LINE_PATTERN_.htmlPerformix (tm) sıvı bant, siyah-Wal-Mart'ta veya

Adım 2: Bir İnç Küp Robotun Devresi

Resim 4, robotun ana devreleri olan 18x Picaxe mikrodenetleyici ve L293 motor kontrolörünün yerini göstermektedir. Yapım sırasında, Picaxe veya L293'ün yüzeye monte versiyonlarını elde edemedim. Yüzeye monte IC'leri kullanmak, kesinlikle ek devreler ve sensörler için daha fazla alan bırakacaktır.18x Picaxe MicrocontollerPicaxe mikro denetleyicileri, deneysel robotlarda kullanmak için hala en sevdiğim denetleyicilerdir. Daha az belleğe sahip olmalarına ve PicMicros, Arduino, Basic Stamp veya diğer mikro denetleyiciler kadar hızlı olmamasına rağmen, çoğu küçük deneysel robot için yeterince hızlıdırlar. Daha fazla hız veya bellek gerektiğinde bunlardan birkaçı birbirine kolayca bağlanabilir. Ayrıca çok bağışlayıcıdırlar. Onları doğrudan lehimledim, kısa devre yaptım ve çıkışlarını aşırı yükledim ve henüz birini yakmadım. BASIC programlama dilinde programlanabildiklerinden, programlanmaları çoğu mikrodenetleyiciden daha kolaydır. Gerçekten küçük bir yapı oluşturmak istiyorsanız, 08M ve 18x Picaxe denetleyicileri yüzeye montaj biçiminde mevcuttur (SOIC-Small Outline Integrated Circuits). Picaxe mikrodenetleyicileriyle yapabileceğiniz bazı projeleri görmek için şu adrese göz atabilirsiniz:https://www.inklesspress.com/picaxe_projects.htmL293 Motor DenetleyicisiL293 motor denetleyicisi, herhangi bir küçük robotta iki motoru kontrol etmenin mükemmel bir yoludur. Mikrodenetleyiciden gelen dört çıkış pimi, iki motora giden gücü kontrol edebilir: ileri, geri veya kapalı. Motorlara giden güç, hızlarını kontrol etmek için darbeli (PWM-darbeli genişlik modülasyonu) bile olabilir. Ölü Hata Tarzı L293 denetleyicisini monte etmek için perfboard'larda yer yoktu, bu yüzden ölü hata tekniği kullanılarak kuruldu. Bu basitçe, IC'nin ters çevrildiği ve ince tellerin doğrudan bükülmüş veya kısa kesilmiş pimlere lehimlendiği anlamına gelir. Daha sonra bir devre kartına yapıştırılabilir veya mevcut herhangi bir alana yerleştirilebilir. Bu durumda, L293 lehimlenip test edildikten sonra, mevcut alana tıkıldığında hiçbir şeyin kısa devre yapmamasını sağlamak için her zaman kullanışlı olan Sıvı Bant kauçuğuyla iki kat kapladım. Şeffaf temaslı çimento da kullanılabilir. Ölü böcek stilini kullanan çok iyi bir bina devresi örneği için, buraya bakın: https://www.bigmech.com/misc/smallcircuit/Pic 5, modifiye ettiğim bir yardımcı el lehim aparatını gösteriyor. küçük telleri IC'lere ölü böcek tarzında lehimlemeye yardımcı olmak için bir perfboard'a küçük timsah klipleri ekleyerek. Resim 6, Mr. Cube robotunun şemasını gösterir. Aşağıdaki inç-robot-sm.wmv bağlantısında. Robotu, motorlarda darbe genişlik modülasyonu kullanılarak azaltılan en yüksek hızın yaklaşık %30'unda gösterir.

3. Adım: Robot Yapma İpuçları ve Püf Noktaları

18 robot yaptıktan sonra zor yoldan öğrendiğim şeylerden bazıları şöyle. Motorların ürettiği dalgalanan voltaj ve elektrik gürültüsü, robotunuzda çok tutarsız tepkiler üretmek için mikrodenetleyici ve sensör girişlerinde hasara yol açabilir. Sorun Giderme İlk önce robotun tüm devresini bir devre tahtası üzerinde kurmanın en iyisi olduğunu düşünüyorum. Bileşenler nadiren arızalanır veya kusurludur. Tasarımınız geçerliyse ve devre çalışmıyorsa, bu neredeyse her zaman kablolamanızda bir hatadır. Hızlı devre prototiplemenin nasıl yapılacağı hakkında bilgi için buraya bakın: https://www.inklesspress.com/fast_circuits.htmI Ardından tüm motorları ve sensörleri robot gövdesine monte edin ve mikrodenetleyiciyi bunları kontrol edecek şekilde programlayın. Ancak her şey yolunda gittikten sonra, devrenin kalıcı lehimli bir versiyonunu yapmaya çalışırım. Daha sonra bunu robot gövdesinden ayrıyken test ediyorum. Bu işe yararsa, onu kalıcı olarak robota monte ederim. Çalışmayı durdurursa, genellikle gürültü sorunlarının hatasıdır. Gürültü Sorunları Karşılaştığım en büyük sorunlardan biri devreyi işe yaramaz hale getiren elektriksel gürültüdür. Bu genellikle DC motorlardan yayılabilen elektriksel veya manyetik gürültüden kaynaklanır. Bu gürültü, sensör girişlerini ve hatta mikro denetleyiciyi bunaltabilir. Bunu çözmek için motorların ve bunlara giden kabloların mikrodenetleyicinize giden herhangi bir giriş hattına yakın olmadığından emin olabilirsiniz. Resim 7, mikrodenetleyici olarak temel bir Stamp 2 kullanan benim yaptığım bir robot olan Sparky, R-12'yi gösteriyor. İlk önce ana devre kartıyla robottan uzakta test ettim ve temel programlamayı yaptıktan sonra her şey yolunda gitti. Motorların tam üstüne monte ettiğimde çılgına döndü ve tamamen tutarsızdı. Motorlar ve devre arasına topraklanmış bakır kaplı bir kart eklemeyi denedim ama bu hiçbir fark yaratmadı. Sonunda robot tekrar çalışmaya başlamadan önce devreyi fiziksel olarak 3/4" (mavi oklara bakın) yükseltmek zorunda kaldım. Küçük robotlardaki diğer bir yaygın yıkıcı gürültü kaynağı titreşimli sinyaller olabilir. PWM sinyallerini servolara veya motorlara gönderirseniz, teller anten gibi davranarak giriş hatlarınızı karıştırabilecek sinyaller gönderebilir. Bunu önlemek için mikrodenetleyici giriş ve çıkış kablolarını mümkün olduğunca ayrı tutun. Ayrıca motorlara güç taşıyan kabloları giriş hatlarından uzak tutun. küçük devreler 30-36 gauge mıknatıs teli kullanılarak çözülebilir. Bazı projeler için 36 gauge tel kullandım, ancak çok ince buldum, striptiz ve kullanımı zordu. İyi bir uzlaşma 30 gauge mıknatıs telidir. Normal mıknatıs tel kullanılabilir ama ben ısıyla sıyrılabilen mıknatıs teli tercih ederim. Bu telin kaplaması, yalıtımı eritmek için yeterli ısıyla lehimlenerek sıyrılabilir. Lehimleme sırasında kaplamayı soymak 10 saniye kadar sürer. Bazıları için hassas bileşen LED'lere veya IC'lere lehimleme gibi işlemler, bu zararlı bir ısı olabilir. Benim için en iyi uzlaşma, bu ısıyla sıyrılabilen mıknatıs telini kullanmak, ancak önce biraz soymak. Önce keskin bir bıçak alıyorum ve kaplamayı soymak için mıknatıs teli boyunca kaydırıyorum ve sonra teli çapı etrafında oldukça iyi sıyrılana kadar döndürüyorum. Sonra soyulmuş tel ucunu iyice kalaylanana kadar lehimliyorum. Ardından, herhangi bir hassas bileşene daha az ısı hasarı olasılığıyla hızlı bir şekilde lehimleyebilirsiniz. İnce LehimBileşenler birbirine çok yakın olduğunda, yakındaki pedleri ve telleri kısa devre yapmadan ve kabarmadan bunları lehimlemek zor olabilir. En iyi çözüm, küçük uçlu ayarlanabilir bir ısı havyası (1/32") ve bulabileceğiniz en ince lehim kullanmaktır. Standart lehim genellikle.032" çapındadır ve çoğu şey için uygundur. Daha ince.015" çaplı lehim kullanmak, bağlantı üzerindeki lehim miktarını kolayca kontrol etmenizi sağlar. Gerekli en az miktarda lehim kullanırsanız, sadece en küçük hacmi almakla kalmaz, aynı zamanda bir bağlantıyı hızlı bir şekilde lehimlemenizi sağlar. Bu, IC'ler ve yüzeye monte LED'ler gibi hassas bileşenlerin aşırı ısınması ve hasar görmesi olasılığını azaltır. Yüzeye Montaj BileşenleriYüzeye montaj bileşenleri, minyatürleştirmede son noktadır. SOIC boyutlu IC'leri kullanmak için genellikle ince lehim ve mıknatıs teli kullanırım. Oldukça kolay görmek için SOIC devre kartları veya devreleri yapmanın yolu şuraya bakın: https://www.inklesspress.com/robot_surface_mount.htmBileşenlere Lehimleme Yerine YapıştırmaBazı yüzey montaj bileşenleri doğrudan devre kartlarına yapıştırılabilir. Kendi iletken yapıştırıcınızı yapabilir ve kullanabilirsiniz LED'lere ve IC'lere yapıştırmak içindir. fitil c Yüzeye monte LED'lerin ve diğer bileşenlerin altına endüktif yapıştırıcı sürün ve bunları kısa devre yapın. İletken Olmayan Tutkal Kullanarak Bileşenlerin Üzerine YapıştırmaI Son zamanlarda bakır devre kartlarına ve iletken kumaşlara iletken olmayan yapıştırıcı kullanarak bileşenlerin yapıştırılmasıyla ilgili deneyler yapıyorum. Resim için Resim 8'e bakın iletken olmayan yapıştırıcı ile yapıştırılmış yüzeye monte LED'ler kullanılarak 12 voltluk bir ışık çubuğunun (ışıksız ve yanan) görüntüsü. Bakır izlerinin üzerine ince bir şeffaf oje tabakası koyarsanız ve ardından LED'i fiziksel olarak kıstırırsanız ve 24 saat kurumaya bırakırsanız, elektriği ileten iyi bir mekanik bağlantı elde edeceğinizi keşfettim. Oje tutkalı, iyi bir mekanik bağlantı oluşturan bakır izlerine led kontaklarını etkili bir şekilde küçültür ve kelepçeler. Tam 24 saat boyunca klemplenmelidir. Bundan sonra, iletkenlik için test edebilirsiniz. Yanarsa, ikinci tutkal katmanını ekleyebilirsiniz. İkinci katman için Welders veya Goop gibi şeffaf bir temas çimentosu kullanıyorum. Bu daha kalın yapıştırıcı, bileşenleri çevreler ve ayrıca bakır izlerine sağlam bir sağlam bağlantı sağlamak için kurudukça büzülür. Tekrar test etmeden önce kuruması için 24 saat bekleyin. Ne kadar süreceği konusunda şüpheli olduğumdan, Pic 8'deki mavi LED ışık çubuğunu yedi gün ve gece boyunca açık bıraktım. Devrenin direnci aslında zamanla azaldı. Aylar sonra, çubuk hala artan direnç kanıtı olmadan tamamen yanar. Bu yöntemi kullanarak, bakır kaplı perfboard üzerine 0805-boyutunda ve daha büyük çok küçük yüzey montajlı LED'leri başarıyla yapıştırdım. Bu teknik, gerçekten küçük devreler, LED ekranlar ve robotlar yapma konusunda bazı vaatler gösteriyor.

Adım 4: Kuralları Yıkmak

Gerçekten küçük robotlar yapmak için yukarıda bahsedilen kuralların birçoğunu çiğnemeniz gerekebilir. Mr. Cube yapmak için aşağıdaki kuralları çiğnedim: 1- Motorlar için bir tane ve mikrodenetleyici için bir tane yerine tek bir güç kaynağı kullandım.2- Picaxe mikrodenetleyiciyi bir motora çok yakın monte ettim.3- düşük akım çekişi için derecelendirilir ve tasarlandıklarından çok daha yüksek akımlarda çalıştırılır. Bu, pillerin ömrünü ciddi şekilde sınırlandırıyor.4- Tüm kabloları karmakarışık bir şekilde bir araya getirdim, bu da karışma ve elektriksel gürültü sorunlarına neden olabilir. Olmadığı için şanslıydım. 5- İlk önce devreyi robota bağlamadan devreyi robota bağladım. Bu, devrede hata ayıklamayı çok zorlaştırabilir. Mr. Cube için Picaxe programlama kodunu şu adresten indirebilirsiniz: https://www.inklesspress.com/mr-cube.txtYaptığım diğer robotlardan bazılarını görmek istiyorsanız, şu adrese gidebilirsiniz: https://www.inklesspress.com/robots.htmPic 9, yapmaya başladığım 1/3 kübik inçlik bir robot olan Bay Küp ve Bay Küp iki, R-18'i gösteriyor. 5. adımdaki ayrıntılar.

Adım 5: Bay Küp İki: 1/3 İnç Küp Robot Yapmak

İşe yarayan bir inç küp robot yaptıktan sonra daha küçük bir şey denemek zorunda kaldım. 1/3 inç küp civarında bir robot hedefliyorum. Bu noktada Mr. Cube Two yaklaşık.56"x.58" x.72" boyutundadır. Otonom olarak hareket etmesini sağlayacak 08 Picaxe mikrodenetleyiciye sahiptir. Resim 10 robotu bir cetvel üzerinde göstermektedir. Resim 11 diğerini göstermektedir. robotun yanında çeyrek. İki pil cr1220 3volt lityum piller ve Picaxe ve motorlara güç sağlamak için yeterli kapasiteye sahip olup olmayacakları görülüyor. Daha fazla pil gerekebilir. Devam eden bir çalışma. iki çağrı motoru, robotu pürüzsüz yüzeylerde hareket ettirmek ve döndürmek için gayet iyi çalışıyor. Picaxe mikrodenetleyici kurulmuş ve programlanmış ve test edilmiştir. Hâlâ eklenecek olan SOIC L293 motor kontrolörü ve kızılötesi reflektör sensörüdür. Bittiğinde, bu sensörleri ve mikrodenetleyicisi olan en küçük otonom robotlardan biri olun. Bu küçücük bir robot olmasına rağmen programlanabilir daha küçük amatör robotlar var mı?Evet gerçekten. Bkz:1cc Robot: https://diwww.epfl.ch/lami/ mirobots/smoovy.htmlPico Robotu:

Instructables ve RoboGames Robot Yarışmasında İkincilik Ödülü

Instructables Kitap Yarışmasında Birincilik Ödülü