Çok Küçük Bir Robot Yapın: Kıskaçlı Dünyanın En Küçük Tekerlekli Robotunu Yapın.: 9 Adım (Resimlerle)

2024 Yazar: John Day | [email protected]. Son düzenleme: 2024-01-30 13:22

Küçük nesneleri alıp hareket ettirebilen bir tutucuya sahip 1/20 kübik inçlik bir robot yapın. Bir Picaxe mikro denetleyici tarafından kontrol edilir. Zamanın bu noktasında, bunun dünyanın kıskaçlı en küçük tekerlekli robotu olabileceğine inanıyorum. Bu, yarın veya gelecek hafta, biri daha küçük bir şey inşa ettiğinde şüphesiz değişecektir.

Gerçekten küçük robotlar inşa etmenin temel sorunu, en küçük motorların ve pillerin bile nispeten büyük olmasıdır. Bir mikro robotun hacminin çoğunu kaplarlar. Sonunda gerçekten mikroskobik robotlar yapmanın yollarını deniyorum. Geçici bir adım olarak, bu talimatta açıklanan üç küçük robotu ve denetleyiciyi yaptım. Değişikliklerle, bu kavram robotlarının kanıtlarının mikroskobik boyuta indirilebileceğine inanıyorum. Yıllarca küçük robotlar ürettikten sonra (buraya bakın: https://www.instructables.com/id/Building-Small-Robots-Making-One-Cubic-Inch-Micro/), en küçük robotları yapmanın tek yoluna karar verdim mümkün olan, motorların, pillerin ve hatta Picaxe mikro denetleyicisinin robotun dışında olmasıydı. resim 1, R-20'yi bir kuruş üzerinde 1/20 kübik inçlik bir robotu göstermektedir. resim 1b ve 1c, 8 pinli bir IC'yi kaldıran ve tutan en küçük tekerlekli robotu göstermektedir. 3. adımda robotun 8 pinli bir IC'yi alıp hareket ettirdiğini gösteren bir VİDEO VAR. Ve robotun bir kuruş açtığını gösteren 5. adımdaki başka bir video.

Adım 1: Araçlar ve Malzemeler

Sparkfun'dan 18x Picaxe mikro denetleyici: https://www.sparkfun.com/Polulu'dan mikro seri servo denetleyici: https://www.pololu.com/2 Polulu'dan yüksek torklu servolar2 Polulu.oo5" kalınlığında bakırdan standart servolar, pirinç veya Micromark2- 1/8" x 1/16" neodimyum mıknatıslardan1- 1"x1"x1" neodimyum mıknatıstan fosfor bronz sac. Mıknatıslar şu adresten temin edilebilir: https://www.amazingmagnets.com/index.asp Micromark'tan teleskopik pirinç boru: https://www.micromark.com/Walmart'tan pirinç pimler Walmart'tan cam boncuklar1/10" Electronic Goldmine'dan fiberglas devre kartı malzemesi: https://www.goldmine-elec-products.com/clear beş dakikalık epoksiÇeşitli somunlar ve cıvatalarTOOLSneedletin snipslehimleme demirdrillmetal eğelerküçük iğne uçlu penseResim 2, kullanılan Picaxe modülünü gösterir. Resim 2b, Picaxe modülünün arkasını gösterir.

Adım 2: 1/20 İnç Küp Robot Yapın

.40"x.50"x.46"'da Magbot R-20'nin robot hacmi 1/20 inç küpten biraz daha azdır. Manyetik olmayan sacdan 3 kutu yapı katlanarak yapılır. En küçük iç kutu tutucunun sol parmağına lehimlenmiştir. Kıvrılan dikey şafta iki küçük mıknatıs epoksi ile bükülerek tutucunun serbest dönen sağ parmağını oluşturur. Harici hareketli dönen ve dönen bir manyetik tarafından kontrol edilen bu iki mıknatıstır. Kutu yapıları için.005" kalınlığında fosfor bronz sac kullandım çünkü lehimlenebilir ve kolayca oksitlenmez veya kararmaz. Bakır veya pirinç de kullanılabilir. Başlangıçta, dönen tel miller için sacdaki yatak deliklerini delmek için küçük matkap uçları kullandım. Birkaçını bir matkap presinde kırdıktan sonra, büyük bir iğne ve çekiçle sac metale delikler açtım. Bu, daha sonra düz olarak dosyalanabilen bir koni şeklinde delik oluşturur. Deliklerin kesin bir boyutta olması veya hatta mükemmel şekilde yerleştirilmiş olması gerekmez. Bu küçük ölçekte, sürtünme kuvvetleri çok küçüktür ve resimlere yakından bakarsanız, miller ve tutucu parmaklar için kare şeklinde uzun.1" standart uzun başlık pimleri kullandığımı göreceksiniz. Bakır tel de kullanılabilir. Cam boncuk tekerlekler robotun altına epoksili pirinç pimler üzerine monte edilmiştir. Yapımı için manyetik olmayan malzemelerin kullanılması önemlidir yoksa robotun gücü ve kontrolü olumsuz etkilenecektir.

Adım 3: Bir Robot Manyetik Motor

Robotun dört serbestlik derecesi vardır. İleri ve geri gidebilir, sola veya sağa dönebilir, kıskacı yukarı aşağı hareket ettirebilir ve kıskacı açıp kapatabilir. Resim 4- Normalde bunu yapmak için alacağı dört adet yerleşik motorun yerini bir mıknatısı yatay olarak askıya alarak değiştirdim. iki eksenli bir gimbal üzerinde. İki 1/8"x1/8"x1/16" mıknatıs, tutucunun bir parmağını oluşturacak şekilde bükülmüş dikey bir tel şaftına epoksilenmiştir. İki mıknatıs, tek bir mıknatıs görevi görecek ve tek bir mıknatıslı motor oluşturacak şekilde sıralanmıştır. Diğer tutucu parmak lehimlenmiş en küçük kutuya monte edilmiştir. Kavrama kutusu gimbalın ikinci yatay eksenine 000 pirinç vida ve somun ile monte edilmiştir. Vidayı kolayca sökebilmek için kullandım ayarlamalar için. CNC tipi bir makineye manyetik alanı x ve y ekseni boyunca kaydırabilen ve yatay ve dikey olarak döndürebilen harici bir manyetik alan monte edilmiştir. Elektro mıknatısla yapılabilirdi ama ben bir tane kullanmayı seçtim kübik inç neodimyum kalıcı mıknatıs çünkü küçük bir hacimde büyük bir manyetik alan yaratmanın en kolay ve en hızlı yolu. altında, robot mıknatısı hareketi oldukça yakından takip eder. 8 pinli bir IC'yi alan robotun kısa bir videosu için buraya bakın: https://www.youtube.com/embed/uFh9SrXJ1EAVeya aşağıdaki videoya tıklayın.

Adım 4: CNC Tipi Robot Kontrol Cihazı

Resim 5, CNC tipi robot kontrolörünü göstermektedir. Dört servo, robottaki gimbal monteli mıknatısın takip ettiği bir kübik inç neodimyum mıknatısa hareket sağlar. X ve Y ekseni için, bir kasnağa ve balıkçı liderine sahip yüksek torklu bir servo, fiberglas platformu çeker. Bir yay harekete karşı çıkıyor. Platform, doğrusal bir kılavuz görevi gören iki teleskopik pirinç boruya dayanmaktadır. Lineer kılavuzların her iki tarafında bulunan plastik bir kesme tahtasından yapılmış plastik yataklar, platform seviyesini korur. Bu özel robot denetleyicisinin sınırlı bir aralığı birkaç inç küptür. Bu, nihayetinde, yalnızca birkaç santimetreküplük bir dizi gerektirebilecek gerçekten mikroskobik robotları kontrol etmek için fazlasıyla yeterli olacaktır.

Adım 5: Manyetik Robot Devresi

Robot denetleyicisi, robota bir dizi hareket sağlamak üzere programlanmış bir Picaxe mikro denetleyicisinden oluşur. Picaxe'ı bağlamak ve programlamak için en kolay ve en hızlı mikro denetleyici olarak buluyorum. Standart bir Pic Micro veya Arduino'dan daha yavaş olsa da, çoğu deneysel robot için yeterince hızlıdır. Diğer Picaxe projeleri için buraya bakın: https://www.inklesspress.com/picaxe_projects.htmVe buraya: https://www.instructables.com/id/Building-Small-Robots-Making-One-Cubic-Inch-Micro/ Picaxe, bir Polulu mikro seri servo denetleyiciye seri olarak komutlar göndererek robotu kontrol eder. Polulu denetleyicisi çok küçüktür ve konumları ne olursa olsun sürekli olarak 8 servo tutacaktır. Picaxe'den gelen basit komutlar servoların konumunu, hızını ve yönünü kolayca kontrol etmenizi sağlar. Bu kontrolörü her türlü servo tabanlı robot için şiddetle tavsiye ederim. Şematik, dört servonun nasıl bağlandığını gösterir. Servo 0 ve 1, 1 mıknatısı X ve Y ekseni boyunca yönlendirir. Servo 2, mıknatısı 360 dereceden fazla döndürebilen sürekli dönen bir servodur. Servo 3, tutucuyu indirmek ve kaldırmak için mıknatısı hafifçe öne ve arkaya yatırır. robotun bir kuruş açtığını gösteren kısa bir video, buraya bakın: https://www.youtube.com/embed/wwT0wW-srYgVeya aşağıdaki videoyu tıklayın:

Adım 6: Robot Denetleyici Yazılımı

İşte Picaxe mikrodenetleyicisi için yazılım programı. Robotu kontrol etmek için mıknatısı 3 boyutlu uzayda hareket ettiren Polulu servo kontrolörüne önceden programlanmış diziler gönderir. Küçük değişikliklerle, bir Temel Damga ikiyi programlamak için de kullanılabilir. Picaxe'i programlamak için Pin 3'ü (seri çıkış) servo denetleyiciden ayırmayı gerekli buldum. Aksi takdirde program PC'den indirilmeyecektir. Ayrıca, servo denetleyicinin kilitlenmesini önlemek için devreleri açarken pim 3'ü servo denetleyiciden ayırmanın gerekli olduğunu gördüm. Ardından, yaklaşık bir saniye sonra pin 3'ü yeniden bağladım. 'R-20 magrobot başlatma dizisi için program, bir polulu servo kontrol cihazı yüksek 3 'seri çıkış pinpause 7000' kullanarak 0 konum ayarlayıcı 3, t2400'e (80$, 01$, 04$, 1, 35, 127) 'konum s1 13-24-35 saat yönünün tersine çıkış 3, t2400 (80$, 01$, 04$, 0, 35, 127) 'konum s0 c-clockpause 7000 'seviye magnetserout 3, t2400 (80$, 01$, 04 $, 3, 23, 127) 'pozisyon ortası 1000 'ileri uzun servo1serout 3, t2400 (80$, 01$, 04$, 1, 21, 127$) 'konum saat yönünde duraklat 1500 'tutuş aşağı 3, t2400 (80$, 01$), $04, 3, 26, 127) 'pozisyon aşağı duraklama 2000' yakın tutuş 3, t2400 (80 $, 01 $, 04 $, 2, 25, 1) 'yavaş hız saat duraklatma 50serout 3, t2400 (80 $, 01 $, 00, 2 $, 0, 127) 'servo 2'yi durdur döndürme duraklat 700 'kısa devre 3, t2400 (80, 01, 04, 1, 13, 127) 'konum saat duraklatma 1000 'kavrama yukarı 3, t2400 (80, 01, 04, 3, 23, 127) 'pozisyon midpointpause 700' sağa dön 90serout 3, t2400 (80$, 01$, 04$, 2, 25, 1) 'yavaş hız saat duraklaması 470serout 3, t2400 (80$, 01$, 00$, 2, 0, 127) 'servo 2 rotasyonduraklatma 1000'i durdur 'forwarderout 3, t2400 (80$, 01$, 04$, 0, 13, 12) 'konum s0 duraklatma 1500 'tutuş downserout 3, t2400 (80$, 01$, 04$, 3, 25, 12) 'pozisyon ortası 2000' yakın tutuş 3, t2400 (80$, 01$, 04$, 2, 25, 1) 'yavaş hız saat yönünün tersineduraklat 50serout 3, t2400 (80$, 01$, 00, 2, 0, 127$) 'servo 2 döndürme duraklatma 400'ü durdur 'yedekleme çıkışı 3, t2400 (80$, 01$, 04$, 0, 35, 127) 'konum s0 c-clockpause 700 'tutamak yukarı çıkış 3, t2400 (80$, 01$, 04$, 3, 22, 12) 'pozisyon ortası 1000duraklatma 6000' 0 konum ayarı çıkış 3, t2400 (80$, 01$, 04$, 1, 35, 127) 'pozisyon s1 13- 24-35 c-clockserout 3, t2400 (80$, 01$, 04$, 0, 35, 127) 'pozisyon s0 c-clockloop:goto döngüsü

7. Adım: Sensör Ekleme

Bu robotta sensör yok. Küçük nesnelerin robot manipülatörü olarak gerçekten faydalı olmak için, çeşitli gerçek dünya sensörlerinden mikrodenetleyiciye bir geri besleme döngüsüne sahip olmak bir avantaj olacaktır. Gemiye bir güç kaynağı koymaktan kaçınmak için ışık sensörleri kullanılabilir. Lazer veya kızılötesi ışık robotun tepesine yönlendirilebilir ve dokunmatik sensörlere, basınç sensörlerine veya sıcaklık sensörlerine ve fotoseller veya bir video kamera tarafından okunan değişken yansımaya mekanik reflektörler veya engelleyiciler bağlanabilir. Tanımlayıcı bir sayı, dokunma veya diğer sensörlerdeki varyasyonları temsil eden bir bit dizisi yerine robottaki elektronik aksamın dönmesini sağlayan bir darbe iletir.

Adım 8: Diğer Manyetik Güçle Çalışan Robotlar

Çeşitli tiplerdeki manyetik alanlar tarafından kontrol edilen robotlar yeni bir şey değil. Bazıları mikroskobik ve bazıları daha büyüktür, bu nedenle tıbbi olarak insan vücuduna yerleştirilebilirler. Bazıları bilgisayar kontrollü elektromıknatıslar, bazıları ise hareketli kalıcı mıknatıslar kullanır. İşte araştırmacıların üzerinde çalıştığı en iyi ve en küçük deneysel manyetik robotlardan bazılarına bazı bağlantılar. Bir kuruş üzerinde uçan mıknatıs robotu. Aslında uçmasa da, bir küçük dünya küresi. Ayrıca lazerle ısıtıldığında genişleyen ve soğudukça kavrayan bir tutucuya sahiptir. Ne yazık ki, robotların manyetik kuzey ve güney uçları dikeydir, bu nedenle tutucuyu tam olarak yönlendirmek için dönüş dönüşünü kontrol etmenin bir yolu yoktur. 9. adımda gösterilen yaptığım en küçük robottan biraz daha büyük.https://www.sciencedaily.com/releases/200904-04-0913205339.htmhttps://news.cnet.com/8301-11386_3-10216870 -76.htmlYüzme mıknatıslı robot Bir ucunda mıknatıs bulunan bir spiral olan gerçekten mikroskobik bir robot. Harici bir döner ve dönen manyetik alanla, herhangi bir yöne yönlendirilebilir ve su altında yüzebilir.https://www.sciencedaily.com/releases/200904-04-0918085333.htmMıknatıslarla yönlendirilebilir kamera hapı.https://www. spektrum.ieee.org/aug08/6469Tıbbi robotlar.https://www.medindia.net/news/view_news_main.asp?x=5464Manyetik kontrollü kamera.https://www.upi.com/Science_News/2008/06/05 /Controlled_pill_camera_is_created/UPI-60051212691495/İşte kimyasal olarak veya ısıyla etkinleştirilebilen bazı mikroskobik manyetik kontrollü tutucular.https://www.sciencedaily.com/releases/200901-01-0914210651.htm Ne yazık ki, bu mikro tutucular bir kez serbest bırakılamaz yakalamak. Bu nedenle, tamamen işlevsel bir tutucudan çok mikroskobik bir ayı kapanı gibidirler.https://www.sciencedaily.com/releases/200901-01-0912201137.htmhttps://www.rsc.org/chemistryworld/News/2009/January /13010901.asppic 10, bu deneyler için yaptığım üç robot olan Magbots R-19, R-20 ve R-21'i gösteriyor. En küçüğü, bir pivot ve tekerlekler kaldırılarak küçültüldü. Bir tel kuyruk, geriye doğru devrilmesini önler.

9. Adım: Daha Küçük Robotlar İnşa Etme

Resim 11, şimdiye kadar yaptığım işlevsel bir kavrayıcıya sahip, manyetik olarak çalışan en küçük robot olan Magbot R-21'i gösteriyor..22"x.20"x.25"'de yaklaşık 1/100 inç küptür. Tekerlekleri ve bir pivot noktasını (gimbal) ortadan kaldırarak robot tekerlekli versiyondan çok daha küçüktür. Metal üzerinde kayar. çerçeve, tekerlekli olan kadar düzgün değil. Tel kuyruk, robotun kavrayıcıyı kaldırmak için geriye doğru sallanmasına izin verir. Böyle bir konfigürasyon, mikroskobik boyutta bir robot oluşturmak için kullanılabilir. Bu noktada sorun, geleneksel IC kullanmaktır. ince film mekanik yapılar oluşturmak veya mikroskobik yapılar oluşturmak için başka bir alternatif bulmak için teknoloji. Üzerinde çalışıyorum. Bu küçük robotlar, küçük bir alanda çok fazla hareket elde etmenin en kolay yollarından birini temsil ediyor. Birçok robot var. çok ilginç robotlar üretebilecek yerleşik mıknatısların ve harici manyetik alanların diğer olası konfigürasyonları Örneğin, bir robotta üç veya daha fazla dönen veya dönen mıknatısın kullanılması, daha fazla serbestlik derecesi ve tutucunun daha hassas manipülasyonu ile sonuçlanabilir.

Cep Boyu Yarışmada Birincilik Ödülü