შექმენით ძალიან პატარა რობოტი: შექმენით მსოფლიოში ყველაზე პატარა ბორბლიანი რობოტი გრიპით .: 9 ნაბიჯი (სურათებით)

2024 ავტორი: John Day | [email protected]. ბოლოს შეცვლილი: 2024-01-30 10:22

შექმენით 1/20 კუბური დიუმიანი რობოტი გრიპით, რომელსაც შეუძლია პატარა საგნების აღება და გადატანა. მას აკონტროლებს Picaxe მიკროკონტროლერი. დროის ამ მომენტში, მე მჯერა, რომ ეს შეიძლება იყოს მსოფლიოში ყველაზე პატარა ბორბლიანი რობოტი გრიპით. ეს უდავოდ შეიცვლება, ხვალ ან მომავალ კვირას, როდესაც ვინმე ააშენებს რაღაც უფრო პატარას.

მართლაც პატარა რობოტების მშენებლობის მთავარი პრობლემაა ყველაზე პატარა ძრავებისა და ბატარეების შედარებით დიდი ზომა. ისინი იკავებენ მიკრო რობოტის მოცულობის დიდ ნაწილს. მე ექსპერიმენტებს ვატარებ, რომ საბოლოოდ შევქმნათ რობოტები, რომლებიც მართლაც მიკროსკოპულია. როგორც შუალედური ნაბიჯი, მე გავაკეთე სამი პატარა რობოტი და კონტროლერი, რომელიც აღწერილია ამ ინსტრუქციაში. მე მჯერა, რომ ცვლილებები, კონცეფციის რობოტების ეს მტკიცებულება, შეიძლება შემცირდეს მიკროსკოპული ზომით. წლების განმავლობაში პატარა რობოტების შექმნის შემდეგ (იხ. აქ: https://www.instructables.com/id/Building-Small-Robots-Making-One-Cubic-Inch-Micro/), მე გადავწყვიტე ერთადერთი გზა, რომ გამეკეთებინა ყველაზე პატარა რობოტები შესაძლებელი იყო, რომ ძრავები, ბატარეები და Picaxe მიკროკონტროლიც კი გარეგანი ყოფილიყო რობოტისთვის. სურათი 1 გვიჩვენებს R-20 1/20 კუბური დიუმიანი რობოტს. სურათი 1 ბ და 1 გ გვიჩვენებს ყველაზე პატარა ბორბლიანი რობოტი, რომელიც აზიდავს და უჭირავს 8 პინიან IC- ს. არის ვიდეო მე –3 საფეხურზე, რომელიც აჩვენებს რობოტს აიღოს 8 პინიანი IC და ამოძრაოს იგი. და კიდევ ერთი ვიდეო მე –5 საფეხურზე, რომელიც აჩვენებს რობოტს, რომელიც დრამს ჩართავს.

ნაბიჯი 1: ინსტრუმენტები და მასალები

18x Picaxe მიკროკონტროლი Sparkfun– დან: https://www.sparkfun.com/ მიკრო სერიული servo კონტროლერი ხელმისაწვდომია Polulu– დან: https://www.pololu.com/2 მაღალი ბრუნვის სერვისი Polulu2– ის სტანდარტული სერვისებიდან Polulu.oo5”სქელი სპილენძისგან, სპილენძი, ან ფოსფორის ბრინჯაოს ფურცელი Micromark2- დან 1/8 "x 1/16" ნეოდიმი მაგნიტებიდან 1-1 "x1" x1 "ნეოდიმი მაგნიტი. მაგნიტები ხელმისაწვდომი: https://www.goldmine-elec-products.com/ მკაფიო ხუთწუთიანი ეპოქსია ასორტირებული თხილი და ჭანჭიკები ინსტრუმენტი ნემლეტიანი ხრახნიანი რკინის გამაგრილებელი უთო ლითონის უმცირესი ნემსის ცხვირის ფანქარი სურათი 2 აჩვენებს გამოყენებულ Picaxe მოდულს. სურათი 2 ბ გვიჩვენებს Picaxe მოდულის უკანა ნაწილს.

ნაბიჯი 2: შექმენით 1/20 კუბური ინჩი რობოტი

.40 "x.50" x.46 "მაგბოტ R-20 რობოტის მოცულობა ოდნავ ნაკლებია კუბური ინჩის 1/20-ზე. იგი დამზადებულია არა მაგნიტური ფურცლის ლითონის 3 ყუთის სტრუქტურის დასაკეცით. ყველაზე პატარა შიდა ყუთი არის მიბმული გრიპერის მარცხენა თითზე. ორი პატარა მაგნიტი ეპოქსიდებულია ვერტიკალურ ლილვზე, რომელიც იკეცება და ქმნის მჭიდის მარჯვენა თითს, რომელიც თავისუფლად ბრუნავს. ეს ორი მაგნიტია, რომლებიც კონტროლდება გარე მოძრავი და ტრიალი მაგნიტური ველი, რომელიც უზრუნველყოფს რობოტს მთელ ძალას. მე გამოვიყენე.005 "სქელი ფოსფორის ბრინჯაოს ფურცელი ლითონის ყუთის სტრუქტურებისათვის, რადგან ის შეიძლება შედუღდეს და ადვილად დაიჟანგოს ან დაბინძურდეს. სპილენძის ან სპილენძის გამოყენებაც შეიძლება. მე თავდაპირველად გამოვიყენე მცირე საბურღი ნაჭრები ბურღვის მავთულის ლილვებისთვის ლითონის ფურცელზე. მას შემდეგ, რაც რამდენიმე მათგანი საბურღი პრესაში დავარღვიე, მე უბრალოდ ჩავაგდე ხვრელები დიდი ნემსით და ჩაქუჩით ლითონის ფურცელზე. ეს ქმნის კონუსის ფორმის ხვრელს, რომელიც შემდეგ შეიძლება ბრტყელი იყოს. ხვრელები არ უნდა იყოს ზუსტი ზომა ან თუნდაც იდეალურად განთავსებული. ამ მცირე მასშტაბის დროს, ხახუნის ძალები მცირეა და თუ ყურადღებით დააკვირდებით სურათებს, ნახავთ, რომ მე გამოვიყენე გრძელი.1 "სტანდარტული გრძელი სათაურის ქინძისთავები, რომლებიც კვადრატულია, ლილვებისა და ხელის თითებისთვის. ასევე შეიძლება გამოყენებულ იქნას სპილენძის მავთულები. მინის მძივის ბორბლები დამონტაჟდა რობოტის ქვედა ნაწილში ეპოქსიდურ სპილენძის ქინძისთავებზე.მშენებლობისთვის მნიშვნელოვანია არამაგნიტური მასალების გამოყენება, წინააღმდეგ შემთხვევაში რობოტის სიმძლავრე და კონტროლი უარყოფითად იმოქმედებს.

ნაბიჯი 3: რობოტი მაგნიტური ძრავა

რობოტს აქვს თავისუფლების ოთხი ხარისხი. მას შეუძლია წინ წასვლა და უკან, ბრუნვა მარცხნივ ან მარჯვნივ, გადაადგილება gripper ზემოთ და ქვემოთ, და გახსნა და დახურვა gripper. სურათი 4- მე გადავიტანე ოთხი ბორტზე ძრავები, რომ ეს ჩვეულებრივ დასჭირდება ამის გაკეთება უბრალოდ მაგნიტის ჰორიზონტალური შეჩერებით ორ ღერძიან გიმბალზე. ორი 1/8 "x1/8" x1/16 "მაგნიტი ეპოქსიდებულია მავთულის ვერტიკალურ ლილვზე, რომელიც მოხრილია მჭიდის ერთი თითის შესაქმნელად. ორი მაგნიტი განლაგებულია იმისათვის, რომ იმოქმედოს როგორც ერთი მაგნიტი და შექმნას ერთი მაგნიტის ძრავა. ეს არის დამონტაჟებული ყველაზე პატარა ყუთში, რომელსაც აქვს მეორე მჭიდი თითი. სამაგრის ყუთი დამონტაჟებულია გიმბალის მეორე ჰორიზონტალურ ღერძზე 000 სპილენძის ხრახნითა და თხილით. მე ხრახნი გამოვიყენე, ასე რომ მე ადვილად მოვაშორებ მას კორექტირებისთვის. გარე მაგნიტური ველი დამონტაჟებულია CNC ტიპის აპარატზე, რომელსაც შეუძლია გადააადგილოს მაგნიტური ღერძი x და y ღერძის გასწვრივ და გადააბრუნოს იგი ჰორიზონტალურად და ვერტიკალურად. ეს შეიძლებოდა გაკეთებულიყო ელექტრო მაგნიტით, მაგრამ მე ავირჩიე ერთის გამოყენება კუბური ინჩი ნეოდიმი მუდმივი მაგნიტი, რადგან ეს არის უმარტივესი და სწრაფი გზა მცირე მოცულობით დიდი მაგნიტური ველის შესაქმნელად. სურათი 4 გ- ასე რომ, პატარა მაგნიტის ჩრდილოეთი ბოლოთი რობოტში, რომელიც მიმართულია მაგნიტის უფრო გარე გარე სამხრეთისკენ. მის ქვემოთ, რობოტი მაგნიტი საკმაოდ მჭიდროდ მიჰყვება მოძრაობას ns გარე მაგნიტური ველის. რობოტის მოკლე ვიდეოსთვის, რომელიც აიღებს 8 პინიან IC- ს, იხილეთ აქ: https://www.youtube.com/embed/uFh9SrXJ1EA ან დააწკაპუნეთ ვიდეოზე ქვემოთ.

ნაბიჯი 4: CNC ტიპის რობოტი კონტროლერი

სურათი 5 გვიჩვენებს CNC ტიპის რობოტის კონტროლერს. ოთხი სერვო უზრუნველყოფს მოძრაობას ერთ კუბურ დიუმ ნეოდიმიურ მაგნიტზე, რომელსაც რობოტში მოთავსებულია გიმბალის მაგნიტი. X და Y ღერძებისთვის მაღალი ბრუნვის სერვო პულლით და სათევზაო ლიდერით უჭირავს ბოჭკოვანი მინის პლატფორმას. გაზაფხული ეწინააღმდეგება მოძრაობას. პლატფორმა ეყრდნობა ორ ტელესკოპურ სპილენძის მილს, რომლებიც მოქმედებენ როგორც ხაზოვანი მეგზური. პლასტიკური საკისრები პლასტმასის საჭრელი დაფისგან, ხაზოვანი გიდების ორივე მხარეს, ინარჩუნებს პლატფორმის დონეს. ამ კონკრეტულ რობოტ კონტროლერს აქვს შეზღუდული დიაპაზონი რამდენიმე კუბური ინჩი. ეს საბოლოოდ იმაზე მეტად ადეკვატური უნდა აღმოჩნდეს, რომ მართოს მართლაც მიკროსკოპული რობოტები, რომლებსაც შეიძლება მხოლოდ რამდენიმე კუბური სანტიმეტრის დიაპაზონი დასჭირდეს.

ნაბიჯი 5: მაგნიტური რობოტის წრე

რობოტის კონტროლერი შედგება Picaxe მიკროკონტროლისგან, რომელიც დაპროგრამებულია რობოტის მოძრაობების თანმიმდევრობის უზრუნველსაყოფად. მიმაჩნია, რომ Picaxe არის ყველაზე მარტივი და სწრაფი მიკროკონტროლერი, რომელიც დაკავშირებულია და პროგრამირდება. მიუხედავად იმისა, რომ ის უფრო ნელია ვიდრე სტანდარტული Pic Micro ან Arduino, ის საკმარისზე მეტად სწრაფია ექსპერიმენტული რობოტების უმეტესობისთვის. სხვა Picaxe პროექტებისთვის იხილეთ აქ: https://www.inklesspress.com/picaxe_projects.htm და აქ: https://www.instructables.com/id/Building-Small-Robots-Making-One-Cubic-Inch-Micro/ Picaxe აკონტროლებს რობოტს სერიული ბრძანებების გაგზავნით Polulu მიკრო სერიული servo კონტროლერისთვის. Polulu კონტროლერი არის ძალიან პატარა და უწყვეტად იტევს 8 servos ნებისმიერ პოზიციას, სადაც ისინი მოთავსდებიან. Picaxe– ს მარტივი ბრძანებები საშუალებას გაძლევთ ადვილად გააკონტროლოთ servos– ის პოზიცია, სიჩქარე და მიმართულება. მე ძალიან გირჩევთ ამ კონტროლერს ყველა სახის სერვოზე დაფუძნებული რობოტისთვის. სქემატური გვიჩვენებს, თუ როგორ არის დაკავშირებული ოთხი სერვო. Servo 0 და 1 ხელმძღვანელობს 1 მაგნიტს X და Y ღერძის გასწვრივ. Servo 2 არის უწყვეტი მბრუნავი სერვო, რომელსაც შეუძლია მაგნიტის ბრუნვა 360 გრადუსზე მეტი. Servo 3 დახრის მაგნიტს ოდნავ წინ და უკან, რათა შეამციროს და აწიოს მჭიდი. მოკლე ვიდეო რობოტის ჩართვის შესახებ, იხილეთ აქ: https://www.youtube.com/embed/wwT0wW-srYg ან დააწკაპუნეთ ვიდეოზე ქვემოთ:

ნაბიჯი 6: Robot Controller პროგრამული უზრუნველყოფა

აქ არის პროგრამული უზრუნველყოფის პროგრამა Picaxe მიკროკონტროლერისთვის. ის აგზავნის წინასწარ დაპროგრამებულ თანმიმდევრობებს Polulu servo კონტროლერთან, რომელიც მაგნიტს მოძრაობს 3D სივრცეში რობოტის გასაკონტროლებლად. უმნიშვნელო ცვლილებებით, ის ასევე შეიძლება გამოყენებულ იქნას ძირითადი შტამპის ორი პროგრამირებისთვის. Picaxe– ის დასაპროგრამებლად საჭიროდ ჩავთვალე გათიშულიყო Pin 3 (სერიული გამომავალი) servo კონტროლერისგან. წინააღმდეგ შემთხვევაში, პროგრამა არ გადმოწერილი იქნება კომპიუტერიდან. მე ასევე საჭირო აღმოვაჩინე, რომ მიკროსქემის ჩართვისას სქემების ჩართვისას გავთიშო სერვერი კონტროლიორი, რათა თავიდან ავიცილოთ სერვო კონტროლერის ჩაკეტვა. შემდეგ, მეორედ და მე დავიბრუნე პინი 3. "პროგრამა R-20 მაგრობოტის პიკაპის თანმიმდევრობისთვის polulu servo კონტროლერის გამოყენებით მაღალი 3" სერიული გამომავალი pinpause 7000 "დაყენებულია 0 პოზიციებზე 3, t2400, ($ 80, $ 01, $ 04, 1, 35, 127) 'position s1 13-24-35 counter-clockwiseserout 3, t2400, ($ 80, $ 01, $ 04, 0, 35, 127) პოზიცია s0 c- საათი 7000' დონის მაგნიტური 3, t2400, ($ 80, $ 01, $ 04, 3, 23, 127) 'პოზიცია შუალედური პაუზა 1000' წინ მიიწევს გრძელი servo1serout 3, t2400, ($ 80, $ 01, $ 04, 1, 21, 127) 'პოზიცია საათის მიღმა 1500' 'სახელური ქვემოთ 3, t2400, ($ 80, $ 01, $ 04, 3, 26, 127) 'position downpause 2000' close gripserout 3, t2400, ($ 80, $ 01, $ 04, 2, 25, 1) 'ნელი სიჩქარის საათი 50 პაკეტი 50serout 3, t2400, ($ 80, $ 01, $ 00, 2, 0, 127) 'stop servo 2 rotatepause 700' წინსვლა shortserout 3, t2400, ($ 80, $ 01, $ 04, 1, 13, 127) 'პოზიცია საათის პაუზა 1000' სახელური upserout 3, t2400, ($ 80, $ 01, $ 04, 3, 23, 127) 'პოზიციის შუალედი პაუზა 700' მოუხვიეთ მარჯვნივ 90 წრე 3, t2400, ($ 80, $ 01, $ 04, 2, 25, 1) 'ნელი სიჩქარით საათის პაუზა 470serout 3, t2400, ($ 80, $ 01, $ 00, 2, 0, 127) 'გათიშვა servo 2 როტაცია პაუზა 1000' წინ 3, t2400, ($ 80, $ 01, $ 04, 0, 13, 12) პოზიცია s0 პაუზა 1500 ' downserout 3, t2400, ($ 80, $ 01, $ 04, 3, 25, 12) 'პოზიცია შუალედური პაუზა 2000' დახურვა gripserout 3, t2400, ($ 80, $ 01, $ 04, 2, 25, 1) 'ნელი სიჩქარე c- საათით პაუზა 50serout 3, t2400, ($ 80, $ 01, $ 00, 2, 0, 127) 'გათიშვა servo 2 როტაციაპაუზა 400' სარეზერვო 3, t2400, ($ 80, $ 01, $ 04, 0, 35, 127) პოზიცია s0 c- საათი პაუზა 700 ' upserout 3, t2400, ($ 80, $ 01, $ 04, 3, 22, 12) 'პოზიცია შუა პაუზა 1000 პაუზა 6000' მითითებული 0 პოზიციებზე 3, t2400, ($ 80, $ 01, $ 04, 1, 35, 127) 'პოზიცია s1 13- 24-35 c-clockserout 3, t2400, ($ 80, $ 01, $ 04, 0, 35, 127) პოზიცია s0 c-clockloop: goto loop

ნაბიჯი 7: სენსორების დამატება

ამ რობოტს არ აქვს სენსორები. პატარა ობიექტების რობოტ მანიპულატორად მართლაც რომ გამოსადეგი იქნებოდა უპირატესობა იქნებოდა მიკროკონტროლერისათვის გამოხმაურების მარყუჟი სხვადასხვა რეალური სამყაროს სენსორებისგან. ბორტზე ელექტროენერგიის მიწოდების თავიდან აცილების მიზნით, შეიძლება გამოყენებულ იქნას სინათლის სენსორები. ლაზერული ან ინფრაწითელი შუქი შეიძლება მიმართული იყოს რობოტის თავზე და მექანიკური ამრეკლავი ან ბლოკატორები იყოს დაკავშირებული შეხების სენსორებთან, წნევის სენსორებთან, ან ტემპერატურის სენსორებთან და ცვლადი ამრეკლავი, რომელიც იკითხება ფოტოელექტრონული ან ვიდეოკამერით. სხვა შესაძლებლობაა გამოიყენოთ RFID ტექნოლოგია გადასცეს პულსი, რომელიც აძლევს რობოტს ელექტრონიკას დაბრუნების ნაცვლად საიდენტიფიკაციო ნომრისა, ბიტების თანმიმდევრობა, რომელიც წარმოადგენს შეხების ან სხვა სენსორების ვარიაციებს.

ნაბიჯი 8: სხვა მაგნიტური ძრავის რობოტები

სხვადასხვა ტიპის მაგნიტური ველებით კონტროლირებადი რობოტები ახალი არ არის. ზოგი მათგანი მიკროსკოპულია და ზოგი უფრო დიდი, ასე რომ ისინი შეიძლება განლაგდეს ადამიანის სხეულში სამედიცინო თვალსაზრისით. ზოგი იყენებს კომპიუტერის კონტროლირებად ელექტრომაგნიტს, ზოგი კი მოძრავ მუდმივ მაგნიტს. აქ არის რამოდენიმე ბმული საუკეთესო და ყველაზე პატარა ექსპერიმენტული მაგნიტური რობოტების მკვლევარებზე. მფრინავი მაგნიტი რობოტი პენზე. მიუხედავად იმისა, რომ ის რეალურად არ დაფრინავს, ის კომპიუტერთან კონტროლირებად მაგნიტურ ველზეა, ისევე როგორც ის სათამაშოები, რომლებიც აჩერებენ დედამიწის პატარა გლობუსი. მას ასევე აქვს მჭიდი, რომელიც აფართოებს ლაზერული გათბობისას და შემდეგ იჭერს გაგრილებისას. სამწუხაროდ, რობოტების მაგნიტური ჩრდილოეთი და სამხრეთი ბოლოები ვერტიკალურია, ასე რომ არ არსებობს გზა გააკონტროლოს ბრუნვის ბრუნვა მჭიდის ზუსტად ორიენტირებისთვის. ის ოდნავ აღემატება ჩემს მიერ შექმნილ ყველაზე პატარა რობოტს, რომელიც ნაჩვენებია მე –9 საფეხურზე. -76.html საცურაო მაგნიტი რობოტი მართლაც მიკროსკოპული რობოტი, რომელიც სპირალურია მაგნიტით ერთ ბოლოში. გარე მბრუნავი და მბრუნავი მაგნიტური ველი, ის შეიძლება მიმართული იყოს ნებისმიერი მიმართულებით და ბანაობა წყალქვეშ. spectrum.ieee.org/aug08/6469 სამედიცინო რობოტები. https://www.medindia.net/news/view_news_main.asp? x = 5464 მაგნიტურად კონტროლირებადი კამერა. /Controlled_pill_camera_is_created/UPI-60051212691495/აქ არის რამოდენიმე მიკროსკოპული მაგნიტურად კონტროლირებადი სამაგრები, რომლებიც შეიძლება ქიმიურად ან სითბოთი გააქტიურდეს. Http://www.sciencedaily.com/releases/200901-01-0914210651.htm დაჭერა ასე რომ, ისინი უფრო ჰგვანან დათვის მიკროსკოპულ ხაფანგს, ვიდრე სრულად ფუნქციონალურ საყრდენს. /13010901.asppic 10 გვიჩვენებს Magbots R-19, R-20 და R-21, სამ რობოტს, რომელიც მე გავაკეთე ამ ექსპერიმენტებისთვის. უმცირესი პატარა გახდა ერთი ბრუნვისა და ბორბლების აღმოფხვრით. მავთულის კუდი ხელს უშლის უკან გადახრას.

ნაბიჯი 9: კიდევ უფრო პატარა რობოტების შექმნა

მე -11 სურათზე ნაჩვენებია Magbot R-21, ყველაზე პატარა მაგნიტური ენერგიის მქონე რობოტი, რომელსაც აქამდე გაკეთებული ფუნქციური სახელური აქვს..22 "x.20" x.25 "ის არის 1/100 კუბური ინჩი. ბორბლებისა და ერთი ბრუნვის წერტილის (გიმბალი) აღმოფხვრით, რობოტი გაცილებით მცირეა ვიდრე ბორბლიანი ვერსია. ის სრიალებს ლითონზე ჩარჩო არც ისე შეუფერხებლად, როგორც ბორბლებით. მავთულის კუდი საშუალებას აძლევს რობოტს უკან დაიხიოს, რომ აწიოს გრიპი. ასეთი კონფიგურაცია შეიძლება გამოყენებულ იქნას მიკროსკოპული ზომის რობოტის შესაქმნელად. პრობლემა ამ ეტაპზე არის ჩვეულებრივი IC- ს გამოყენება ტექნოლოგია თხელი ფილმის მექანიკური სტრუქტურების შესაქმნელად, ან მიკროსკოპული სტრუქტურების შესაქმნელად რაიმე სხვა ალტერნატივის შესაქმნელად. მე ვმუშაობ მასზე. ეს პატარა რობოტები წარმოადგენენ ერთ -ერთ უმარტივეს გზას მცირე სივრცეში ბევრი მოძრაობის მისაღებად. ბორტზე არსებული მაგნიტების და გარე მაგნიტური ველების სხვა შესაძლო კონფიგურაციები, რამაც შეიძლება წარმოადგინოს ძალიან საინტერესო რობოტები. მაგალითად, რობოტზე სამზე მეტი მბრუნავი ან მბრუნავი მაგნიტის გამოყენებამ შეიძლება გამოიწვიოს თავისუფლების უფრო მაღალი ხარისხი და მჭიდის უფრო ზუსტი მანიპულირება.

პირველი პრიზი ჯიბის ზომის კონკურსში