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

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja izmjena: 2024-01-30 08:10

Napravite robota od 1/20 kubnih inča sa hvataljkom koja može pokupiti i pomicati male predmete. Upravlja se mikrokontrolerom Picaxe. U ovom trenutku vjerujem da je ovo možda najmanji robot na kotačima sa hvataljkom na svijetu. To će se bez sumnje promijeniti, sutra ili sljedeće sedmice, kada neko izgradi nešto manje.

Glavni problem pri izgradnji zaista malih robota je relativno velika veličina čak i najmanjih motora i baterija. Oni zauzimaju većinu volumena mikro robota. Eksperimentiram s načinima da na kraju napravim robote koji su zaista mikroskopski. Kao privremeni korak, napravio sam tri sićušna robota i kontroler opisan u ovom uputstvu. Vjerujem da bi se modifikacijama, ovi dokazi konceptnih robota, mogli smanjiti na mikroskopsku veličinu. Nakon godina izgradnje malih robota (pogledajte 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 kubnih 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 kako robot 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 sa visokim obrtnim momentom iz standardnih servo -a Polulu2 iz Polulu.oo5 "debelog bakra, limeni lim od mesinga ili fosforne bronze iz Micromarka2- 1/8 "x 1/16" neodimijumski magneti1- 1 "x1" x1 "neodimijski magnet. Magneti dostupni na: https://www.amazingmagnets.com/index.aspTeleskopirane mjedene cijevi od Micromarka: https://www.micromark.com/ Igle od mjedi iz Walmart staklenih perli od Walmart 1/10 "materijala od stakloplastike iz Electronic Goldmine -a: https://www.goldmine-elec-products.com/clear petominutni epoksid Assorted matice i vijci TOOLSneedletin snipssmolder za lemljenje irondrillmetalnih beznačajnih klešta sa iglom na slici 2 prikazuje Picaxe modul koji se koristi. Slika 2b prikazuje zadnju stranu modula Picaxe.

Korak 2: Izgradite robota od 1/20 kubnih inča

Na.40 "x.50" x.46 "volumen robota Magbot R-20 je nešto manji od 1/20 kubičnog inča. Napravljen je preklapanjem 3 kutije od nemagnetnog lima. Najmanja unutrašnja strana kutija je lemljena na lijevi prst hvataljke. dva mala magneta epoksidirana su na okomito vratilo koje se savija kako bi formiralo desni prst hvataljke koja se slobodno okreće. Upravo se ta dva magneta kontroliraju vanjskim pokretnim rotirajućim i rotirajućim magnetom polja koja pružaju svu snagu robotu. Koristio sam lim debljine 0,005 "fosforne bronce za okvirne konstrukcije jer se može lemiti i lako oksidirati ili otaljati. Takođe se može koristiti bakar ili mesing. Prvobitno sam koristio male burgije za bušenje rupa 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 konusa 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 pažljivo pogledate slike vidjet ćete da sam koristio dugačke standardne dugačke igle sa zaglavljem koje su kvadratne, za osovine i prste hvataljke. Također se može koristiti i bakrena žica. Točkovi 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 magnetni motor

Robot ima četiri stepena 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 ovješenjem magneta na dvoosni kardan. Dva magneta 1/8 "x1/8" x1/16 "epoksidirana su na okomito vratilo žice koje je savijeno da formira 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 zalemljen drugi prst hvataljke. Kutija hvataljke je montirana na drugu vodoravnu os gimbala pomoću vijka i matice od mesinga. Koristio sam vijak kako bih ga lako mogao rastaviti Vanjsko magnetsko polje montirano je na CNC mašinu koja može kliziti magnetsko polje duž osi x i y te ga rotirati vodoravno i okomito. kubnih inča neodimijumskog stalnog magneta jer je to najjednostavniji i najbrži način za stvaranje velikog magnetskog polja u maloj zapremini. Slika 4c- Dakle, sa sjevernim krajem malenog magneta u robotu okrenutim prema većem vanjskom južnom kraju magneta ispod njega, magnet robota prilično pažljivo prati pokret ns vanjskog magnetskog polja. Za kratak video zapis robota koji uzima 8 -polni 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 osi x i Y servo servo velikog zakretnog momenta s remenicom i vodilicom za ribolov vuče platformu od stakloplastike. Opruga se protivi kretanju. Platforma počiva na dvije teleskopske mjedene cijevi koje djeluju kao linearni vodič. Plastični ležajevi napravljeni 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 adekvatnim 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 da robotu osigura niz pokreta. Smatram da je Picaxe najlakši i najbrži mikrokontroler za povezivanje i programiranje. Iako je sporiji od standardnih Pic Micro ili Arduina, više je nego dovoljno brz za većinu eksperimentalnih robota. 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 komande s Picaxe -a omogućuju vam da lako kontrolirate položaj, brzinu i smjer servomotora. Toplo bih preporučio ovaj kontroler za sve vrste servo zasnovanih robota. Shema prikazuje kako su četiri servo sklopa povezana. Servo 0 i 1 vode magnet od 1 duž osi X i Y. Servo 2 je kontinuirano rotirajući servo koji može rotirati magnet više od 360 stepeni. Servo 3 naginje magnet malo prema 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

Evo softverskog programa za mikrokontroler Picaxe. On šalje unaprijed programirane sekvence servo kontroleru 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 Picaxe našao sam da je potrebno odspojiti Pin 3 (serijski izlaz) sa servo kontrolera. Inače se program ne bi preuzeo sa računara. Također sam smatrao da je potrebno isključiti iglu tri sa servo kontrolera prilikom uključivanja krugova, kako bi se spriječilo zaključavanje servo kontrolera. Zatim sam, nakon otprilike sekunde, ponovo spojio pin 3. 'Program za R-20 magrobot sekvencu preuzimanja pomoću polulu servo kontrolera 3' serijski izlaz pinpause 7000 'postavljen na 0 pozicijaserout 3, t2400, ($ 80, $ 01, $ 04, 1, 35, 127) 'položaj s1 13-24-35 suprotno od kazaljke na satu serout 3, t2400, (80 USD, 01 USD, 04 USD 0, 35, 127)' položaj s0 c pauza sa satom 7000 'nivo magnetski izlaz 3, t2400, (80 USD, 01 USD, $ 04, 3, 23, 127) 'pozicija srednja pauza 1000' pomakni se naprijed dugačak servo1serout 3, t2400, ($ 80, $ 01, $ 04, 1, 21, 127) 'pozicija u smjeru kazaljke na satu 1500' hvat dolje 3, t2400, ($ 80, $ 01, $ 04, 3, 26, 127) 'pozicija downpause 2000' close gripserout 3, t2400, ($ 80, $ 01, $ 04, 2, 25, 1) 'pauza sa sporim satom 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) 'pauza srednja pauza 700' skrenite desno 90serout 3, t2400, ($ 80, $ 01, $ 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) 'pozicija s0 pauza 1500' grip downserout 3, t2400, ($ 80, $ 01, $ 04, 3, 25, 12) 'pozicija srednja pauza 2000' close gripserout 3, t2400, ($ 80, $ 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' zahvat upserout 3, t2400, ($ 80, $ 01, $ 04, 3, 22, 12) 'pozicija srednja pauza 1000 pauza 6000' postavljena na 0 pozicijaserout 3, t2400, ($ 80, $ 01, $ 04, 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 za mikrokontroler sa različitih senzora u stvarnom svijetu. Da biste izbjegli stavljanje napajanja na brod, mogli biste koristiti svjetlosne senzore. Lasersko ili infracrveno svjetlo moglo bi se usmjeriti na vrh robota, a mehanički reflektori ili blokatori mogli bi se povezati sa senzorima dodira, senzorima pritiska ili temperaturnim senzorima, a promjenjivu refleksiju očitavaju fotoćelije ili video kamera. Druga mogućnost je upotreba RFID tehnologije za odašilje impuls koji napaja elektroniku robota da se vrati umjesto identifikacijskog broja, niz bitova koji predstavljaju varijacije dodira ili drugih senzora.

Korak 8: Ostali roboti na magnetski pogon

Roboti pod kontrolom različitih vrsta magnetskih polja nisu ništa novo. Neki od njih su mikroskopski, a neki su veći pa se mogu medicinski rasporediti u ljudskom tijelu. Neki koriste računarski upravljane elektromagnete, 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 paru. Iako zapravo ne leti, lebdi u magnetski polju kontroliranom računarom, 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 usmjerila hvataljka. Nešto je veći od najmanjeg robota koji sam napravio, a koji je prikazan u koraku 9. https://www.sciencedaily.com/releases/200904-04-0913205339.htmhttps://news.cnet.com/8301-11386_3-10216870 -76.htmlRobot za plivajući magnet Zaista mikroskopski robot koji je spirala sa 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. Http://www.sciencedaily.com/releases/200901-01-0914210651.htm Nažalost, ove mikro hvataljke se ne mogu otpustiti zgrabi. Dakle, oni su više poput mikroskopske zamke za medvjede nego potpuno funkcionalna hvataljka. Http://www.sciencedaily.com/releases/200901-01-0912201137.htm /13010901.asppic 10 prikazuje Magbote R-19, R-20 i R-21, tri robota koje sam napravio za ove eksperimente. Najmanji je smanjen uklanjanjem jednog zakreta i kotača. Žičani rep sprječava 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. Pri dimenzijama.22 "x.20" x.25 "to je oko 1/100 kubičnog inča. Uklanjanjem kotača i jedne točke zakretanja (gimbal), robot je mnogo manji od verzije 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 na džepnom takmičenju