Kiçik Robotların Tikintisi: Bir Kübik İnç Mikro Sumo Robotu və Kiçik edilməsi: 5 Addım (Şəkillərlə birlikdə)

2024 Müəllif: John Day | [email protected]. Son dəyişdirildi: 2024-01-30 07:48

Kiçik robotlar və sxemlərin qurulması ilə bağlı bəzi detallar. Bu təlimat eyni zamanda hər hansı bir ölçüdə robot qurmaqda faydalı olacaq bəzi əsas ipuçlarını və texnikaları da əhatə edəcək. Mənim üçün elektronikada ən böyük problemlərdən biri nə qədər kiçik bir robot edə biləcəyimi görməkdir. Elektronikanın gözəl tərəfi odur ki, komponentlər inanılmaz dərəcədə sürətlə kiçilir və ucuzlaşır. Avtomobil texnologiyasının belə olacağını düşünün. Təəssüf ki, hazırda mexaniki sistemlər elektronika qədər sürətlə inkişaf etmir. Bu, çox kiçik robotların qurulmasında əsas çətinliklərdən birinə səbəb olur: kiçik bir məkana sığmağa çalışmaq, robotu hərəkətə gətirən mexaniki sistem. Mexanik sistem və batareyalar, həqiqətən də kiçik bir robotun həcminin böyük hissəsini tutmağa meyllidir. Şəkil 1, ətrafına musiqi tel bığları (bamper) ilə reaksiya verə bilən bir kub düymlük mikro sumo robotu olan Cube Rube 16-nı göstərir. keçid). Kiçik bir qutunun ətrafını hərəkət etdirə və araşdıra bilər. Sony TV üçün qurulmuş universal TV infraqırmızı uzaqdan idarəetmə vasitəsi ilə uzaqdan idarə oluna bilər. Reaksiya nümunələri ilə əvvəlcədən proqramlaşdırılmış Picaxe mikro nəzarətçisinə də sahib ola bilər. Detallar 1 -ci addımdan başlayır.

Addım 1: Bir kubik düymlük robotun komponentləri

Mr cube R-16, qurduğum on altıncı robotdur. 1 "x1" x1 "ölçüləri olan bir kub düymlük robotdur. Avtonom proqramlaşdırıla bilən davranışa malikdir və ya uzaqdan idarə oluna bilər. Çox praktik və ya xüsusilə faydalı olan bir şey deyil. Sadəcə bir prototipdir Kiçik bir robot qurmağın robotlar və digər kiçik sxemlər üçün minyatürləşdirmə bacarıqlarınızı inkişaf etdirməyinizə imkan verməsi mənasında faydalıdır. Eyni dövrəni daha böyük bir məkanda qurmaq normaldan iki qat daha uzun sürər. Lehim edərkən və ya yapışdırarkən kiçik komponentləri və telləri yerində saxlamaq üçün hər cür sıxaclara ehtiyac var. Parlaq iş işığı və yaxşı böyüdücü qulaqlıq və ya Kiçik MotorsBaşdan məlum olur ki, həqiqətən də kiçik robotların hazırlanmasında ən böyük maneələrdən biri, lazım olan dişli mühərrikdir. kifayət qədər kiçik olan aşağı rpm dişli mühərriklər o qədər də asan deyil. Mr. Cube, 25: 1 nisbətində olan kiçik çağrı cihazı dişli mühərriklərindən istifadə edir. Bu sürətdə robot mənim istədiyimdən daha sürətli və bir az əyri olur. Məkana uyğun olmaq üçün mühərriklər bir təkərdən digərindən daha irəli əyilməli idi. Bununla belə, irəli, geriyə hərəkət edir və gözəl dönür. Mühərriklər, lehimlənmiş və sonra təmas sementi ilə yapışdırılmış 24 ölçü tel ilə perfboarda bağlanmışdır. Robotun arxa tərəfində, 4-40 ölçülü bir neylon bolt, alt dövrə lövhəsinin altındakı bir çuxura vidalanmışdır. Bu hamar plastik bolt başı robotu tarazlaşdırmaq üçün bir təkər rolunu oynayır. Şəkil 4 -ün sağ alt hissəsində görə bilərsiniz. Bu, robotun altında təxminən 1/32 "ölçüsündə təkər boşluğu verir. Təkərləri quraşdırmaq üçün mühərriklərə quraşdırılmış 3/16" plastik kasnaqlar işə salındı və sonra iplik edərkən düzgün diametrə zımparalanmışdır. Daha sonra bir neylon yuyucunun içərisinə uyğun olan metal yuyucunun bir çuxuruna daxil edildi və hər şey birlikdə epoksiyaya alındı. Daha sonra təkər iki qat Sıvı Bant kauçukla örtülmüşdür ki, bu da çəkişmə qabiliyyətini təmin edir. Kiçik batareyalar İstifadə olunan dişli mühərriklərin işləməsi üçün kifayət qədər yüksək cərəyanlar (90-115ma) tələb olunur. Bu, səhər yeməyi üçün batareyaları yeyən kiçik bir robotla nəticələnir. O vaxt tapa biləcəyim ən yaxşısı 3-LM44 lityum düyməli hüceyrə batareyaları idi. Bu tip çox kiçik robotların batareya ömrü o qədər qısadır ki, (bir neçə dəqiqə) praktik olaraq heç bir şey edə bilməzlər. Üç ədəd 1.5V batareya üçün yalnız yer var idi, buna görə də həm mühərrikləri, həm də Picaxe nəzarətçisini işə saldılar. Kiçik DC mühərriklərinin yarada biləcəyi elektrik səsləri səbəbindən hər şey üçün bir enerji təchizatı ümumiyyətlə yaxşı bir fikir deyil. Ancaq bu günə qədər yaxşı işləyir. Bu bir düymlük robotdakı yer o qədər sıx idi ki, 28 ölçülü tel izolyasiyasının (lent kabelidən) qalınlığı problem yaratdı. Robotun iki yarısını çətinliklə bir araya gətirdim. Hesab edirəm ki, robotun həcminin təxminən 85% -i komponentlərlə doludur. Robot o qədər kiçik idi ki, hətta açma açarı belə problem yaradırdı. Nəhayət, çiy bığları infraqırmızı sensorlar ilə əvəz edə bilərəm. Sözün əsl mənasında istifadə etmək üçün yerim tükəndi, buna görə də səthə montaj texnologiyasına müraciət etmədən başqa bir şeyə uyğunlaşmaq maraqlı bir problem olardı. Şəkil 2 -ə baxın. Bu, "1" lent başlıqları və yuvaları ilə birlikdə bağlanan iki yarıdan ibarətdir. Bu, bütün komponentlərə asan giriş imkanı verir, bu da sxemlərin düzəldilməsini və ya dəyişiklik etməsini asanlaşdırır. Şəkil 3, bəzi yerlərin yerini göstərir əsas komponentlər. ? CatID = 90 & SubCatID = 249 & SubSubCatID = 250L293 motor idarəedicisi DIP IC: https://www.mouser.comPanasonic PNA4602M infraqırmızı detektor: https://www.mouser.com30 AWG Beldsol istilik soyulan (lehimli) maqnit teli: https:// www.mouser.com3 LM44 1.5V. Lityum düymə hüceyrəli batareyalar: https://www.mouser.comKiçik mavi açma açarı: https://www.jameco.comİncə lehim-.015 "rozin nüvəli lehim: https:// www.mouser.comRezistorlar və 150 uf tantal kondansatör. 1 "fiberglas misdən izlənilmiş perford: https://www.allelectronics.com/cgi-bin/item/ECS-4/455/SOLDERABLE_PERF _BOARD, _LINE_PATTERN_.htmlPerformix (tm) maye lent, qara-Wal-Martda və ya https://www.thetapeworks.com/liquid-tape.htm-də mövcuddur

Addım 2: Bir Kübik İnç Robotunun Dövrü

Şəkil 4, robotun əsas sxemləri olan 18x Picaxe mikrokontrolörünün və L293 motor nəzarətçisinin yerini göstərir. Tikinti zamanı Picaxe və ya L293 -ün səthə montaj versiyalarını əldə edə bilmədim. Səth montaj IC -lərindən istifadə etmək, əlbəttə ki, əlavə sxemlər və sensorlar üçün daha çox yer buraxacaqdır. 18x Picaxe Microcontoller Daha az yaddaşa sahib olsalar da və PicMicros, Arduino, Basic Stamp və ya digər mikro nəzarətçilər qədər sürətli olmasa da, əksər kiçik sınaq robotları üçün kifayət qədər sürətlidirlər. Daha çox sürət və ya yaddaş lazım olduqda onlardan bir neçəsi asanlıqla birləşdirilə bilər. Həm də çox bağışlayandırlar. Onları birbaşa lehimlədim, qısaltdım və çıxışlarını çox yüklədim və hələ birini yandırmamışam. BASIC proqramlaşdırma dilində proqramlaşdırıla bildikləri üçün əksər mikrokontrolörlərə nisbətən proqramlaşdırmaq daha asandır. Həqiqətən kiçik qurmaq istəyirsinizsə, 08M və 18x Picaxe nəzarətçiləri səthə montaj şəklində mövcuddur (SOIC-Kiçik Konturlu İnteqral sxemlər). Picaxe mikrokontrolörləri ilə edə biləcəyiniz bəzi layihələri görmək üçün aşağıdakıları nəzərdən keçirə bilərsiniz: https://www.inklesspress.com/picaxe_projects.htmL293 Motor Nəzarətçisi L293 motor idarəedicisi istənilən kiçik robotda iki mühərriki idarə etmək üçün əla bir yoldur. Mikrokontrolörün dörd çıxış pimi iki mühərrikin gücünü idarə edə bilər: irəli, geri və ya söndürülmüş. Mühərriklərin gücü hətta sürətini idarə etmək üçün pulsasiya edilə bilər (PWM-nəbz eni modulyasiyası). Ölü Hata Stili L293 nəzarətçisini quraşdırmaq üçün mükəmməl lövhələrdə yer yox idi, buna görə də ölü səhv texnikası ilə quraşdırılmışdır. Bu, sadəcə IC -nin tərsinə çevrildiyini və incə tellərin birbaşa əyilmiş və ya qısaldılmış sancaqlara lehimlənməsi deməkdir. Daha sonra bir dövrə lövhəsinə yapışdırıla bilər və ya hər hansı bir boş yerə yerləşdirilə bilər. Bu vəziyyətdə, L293 lehimləndikdən və sınaqdan keçirildikdən sonra, boş yerə sıxışdıqda heç bir şeyin kəsilməməsini təmin etmək üçün onu hər zaman lazımlı olan Maye Bant kauçukla örtdüm. Şəffaf təmas sementi də istifadə edilə bilər. Ölü böcək üslubundan istifadə edərək sxemlərin qurulmasının çox yaxşı bir nümunəsi üçün buraya baxın: https://www.bigmech.com/misc/smallcircuit/Şəkil 5, dəyişdirdiyim köməkçi əllərin lehimləmə cihazını göstərir Kiçik tellərin ölü böcək üslubunda IC -lərə lehimlənməsinə kömək etmək üçün kiçik bir timsah klipləri əlavə edərək Şəkil 6, Mr. Cube robotunun sxemini göstərir. Aşağıdakı düym-robot-sm.wmv linkində. Motorlarda nəbz eni modulyasiyasından istifadə edərək robotun sürətinin təxminən 30% -də azaldığını göstərir.

Addım 3: Robot qurma məsləhətləri və fəndləri

18 robot qurduqdan sonra burada öyrəndiyim bəzi şeylər var. Ayrı bir Güc Təchizatı Əgər yeriniz varsa, mikrokontrolör və onun sxemləri və mühərrikləri üçün ayrıca enerji təchizatı istifadə etsəniz özünüzü çox problemdən xilas edəcəksiniz. Mühərriklərin istehsal etdiyi dalğalanan gərginlik və elektrik səs -küyü, mikrokontrolör və sensor girişləri ilə robotunuzda çox ziddiyyətli reaksiyalara səbəb ola bilər. Komponentlər nadir hallarda uğursuz olur və ya qüsurludur. Dizaynınız etibarlıdırsa və dövrə işləmirsə, demək olar ki, kabellərinizdə bir səhvdir. Sürətli dövrə prototipinin necə ediləcəyi ilə bağlı məlumat üçün buraya baxın: https://www.inklesspress.com/fast_circuits.htmİndən sonra bütün mühərrikləri və sensorları robot gövdəsinə quraşdırın və onları idarə etmək üçün mikro nəzarətçini proqramlaşdırın. Yalnız hər şey yaxşı işlədikdən sonra, dövrənin daimi bir lehimli versiyasını etməyə çalışıram. Hələ robot korpusundan ayrı halda bunu sınayıram. Bu işə yarayarsa, onu daimi olaraq robotun üstünə qoyaram. İşini dayandırsa, çox vaxt səs -küy problemlərinin günahıdır. Qarşılaşdığım ən böyük problemlərdən biri də dövrəni yararsız hala gətirən elektrik səsidir. Bu, tez -tez DC mühərriklərindən çıxa bilən elektrik və ya maqnit səsindən qaynaqlanır. Bu səs -küy, sensor girişlərini və hətta mikro nəzarətçini alt -üst edə bilər. Bunu həll etmək üçün, mühərriklərin və onlara ötürülən tellərin mikrokontrolörünüzə gedən heç bir giriş xəttinə yaxın olmadığından əmin ola bilərsiniz. Şəkil 7, mikro nəzarətçi olaraq əsas Stamp 2 istifadə etdiyim robot Sparky, R-12-ni göstərir. Əvvəlcə onu robotdan uzaq olan əsas elektron lövhə ilə sınadım və əsas proqramlaşdırmanı etdikdən sonra hər şey yaxşı işlədi. Mən onu mühərriklərin üstünə qoyanda dəli oldu və tamamilə uyğun gəlmədi. Mühərriklər və dövrə arasında topraklanmış mis örtüklü lövhə əlavə etməyə çalışdım, amma bunun heç bir fərqi yoxdu. Nəhayət robotun yenidən işləməsi üçün 3/4 düymlük dövrə (mavi oxlara baxın) qaldırmaq məcburiyyətində qaldım. Kiçik robotlarda başqa bir dağıdıcı səs mənbəyi pulsasiya siqnalları ola bilər. PWM siqnallarını servo və ya mühərriklərə göndərsəniz, tellər anten kimi hərəkət edə bilər və giriş xətlərinizi qarışdıra biləcək siqnallar göndərə bilər. Bunun qarşısını almaq üçün mikrokontrolörün giriş və çıxış tellərini mümkün qədər ayırın. Həmçinin mühərriklərə enerji daşıyan telləri giriş xətlərindən uzaq tutun. Maqnit Tel Kiçik sxemlər 30-36 kalibrli maqnit telindən istifadə etməklə həll edilə bilər. Bəzi layihələr üçün 36 ölçü telindən istifadə etmişəm, amma çox ağıllı olduğunu gördüm, soymaq və istifadə etmək çətindi. Yaxşı bir kompromis 30 kalibrli maqnit teldir. Daimi maqnit teldən istifadə etmək olar, amma mən istiliklə sökülən maqnit telinə üstünlük verirəm. Bu telin izolyasiyanı əritmək üçün kifayət qədər istiliklə lehimləməklə soyula bilən bir örtüyü var. Lehim edərkən örtüyü soymaq 10 saniyə çəkir. incə komponent LED -lərə və ya IC -lərə lehimləmə kimi zərər verən bir istilik ola bilər. Mənim üçün ən yaxşı güzəşt, bu istiliklə soyulan maqnit teli istifadə etməkdir, amma əvvəlcə bir qədər soyun. Əvvəlcə iti bir bıçaq götürürəm və maqnit telinin üstündən sürüşdürürəm ki, örtüyü çıxarım və sonra telin diametri ətrafında kifayət qədər yaxşı soyulana qədər döndərim. Sonra soyulmuş telin ucunu yaxşı qalınlaşana qədər lehimləyirəm. Daha sonra, hər hansı bir zərif komponentə tez bir zamanda lehim edə bilərsiniz, daha az zədələnmə ehtimalı var. Ən yaxşı həll, kiçik uçlu tənzimlənən istilik lehimləmə dəmirindən (1/32 ") və tapa biləcəyiniz ən nazik lehimdən istifadə etməkdir. Standart lehim ümumiyyətlə 0,032" diametrindədir və bu, əksər işlər üçün yaxşı işləyir. Daha incə.015 "diametrli lehim istifadə edərək, birləşmə üzərindəki lehim miqdarını asanlıqla idarə edə bilərsiniz. Lazım olan ən az miqdarda lehim istifadə etsəniz, bu, ən kiçik həcmi tutmaqla yanaşı, həm də bir məftilin tez bir zamanda lehimlənməsinə imkan verir. Mümkün qədər. Bu, IC -lər və səthə quraşdırılmış LEDlər kimi incə komponentlərin həddindən artıq istiləşmə və zədələnmə ehtimalını azaldır. Səth montaj komponentləri Səth montaj komponentləri miniatürizasiyada ən üstündür. SOIC ölçülü IC -lərdən istifadə etmək üçün adətən nazik lehim və maqnit teli istifadə edirəm. SOIC qırılma lövhələrini və ya sxemlərini buraya baxın: https://www.inklesspress.com/robot_surface_mount.htm Lehim yerinə Komponentlərə Yapışdırmaq Bəzi səthə montaj komponentləri birbaşa elektron lövhələrə yapışdırıla bilər. LEDlərə və IC-lərə yapışdırmaq üçün baxın. Bax: https://www.instructables.com/id/Make-Conductive-Glue-and-Glue-a-Circuit/Bu işləyərkən bir qədər çətin ola bilər, çünki kapilyar hərəkətlərə meyllidir. c Səth montaj LEDləri və digər komponentlər altındakı endüktif yapışqan və onları qısaldır. Qeyri-keçirici yapışqan istifadə edərək komponentləri yapışdırmaq Bu yaxınlarda keçirməyən yapışqan istifadə edərək mis sxemlərə və keçirici parçalara komponentlərin yapışdırılması ilə bağlı təcrübələr aparıram. keçirməyən yapışqan ilə yapışdırılmış səthə quraşdırılmış LED-lərdən istifadə edərək 12 volt işıq çubuğundan (işıqsız və işıqlı). Kəşf etdim ki, mis izlərinin üzərinə nazik şəffaf bir dırnaq boyası filmi çəkib, sonra LED -ə fiziki olaraq sıxsanız və 24 saat qurumasına icazə versəniz, elektrik keçirici yaxşı bir mexaniki birləşmə ilə qalacaqsınız. Dırnaq boyası yapışqanı, yaxşı bir mexaniki əlaqə quraraq, dəmir kontaktlarını mis izlərinə bağlayır. Tam 24 saat ərzində bağlanmalıdır. Bundan sonra keçiriciliyi yoxlaya bilərsiniz. Yanarsa, ikinci yapışqan qatını əlavə edə bilərsiniz. İkinci qat üçün Qaynaqçılar və ya Goop kimi şəffaf bir təmas sementindən istifadə edirəm. Bu qalın yapışqan, komponentləri əhatə edir və mis izləri ilə yaxşı bir möhkəm əlaqə qurmaq üçün quruduqca kiçilir. Yenidən sınamadan əvvəl qurudulmasını 24 saat gözləyin. Nə qədər davam edəcəyi şübhə doğuraraq, yeddi gün və gecə Pic 8 -də mavi LED işıq çubuğunu tərk etdim. Dövrün müqaviməti əslində zamanla azaldı. Aylar sonra, bar hələ də müqavimətin artmasına dair heç bir dəlil olmadan tam işıq saçır. Bu üsuldan istifadə edərək, mis örtüklü lövhəyə 0805 ölçüdə və daha böyük olan çox kiçik səth montaj LED-lərini uğurla yapışdırdım. Bu texnika həqiqətən kiçik sxemlər, LED displeylər və robotlar istehsalında bəzi vədlər göstərir.

Addım 4: Qaydaların pozulması

Həqiqətən kiçik robotlar hazırlamaq üçün yuxarıda qeyd olunan bir çox qaydaları pozmalı ola bilərsiniz. Mr. Cube etmək üçün aşağıdakı qaydaları pozdum: 1- Mən mühərriklər üçün bir yox, mikrokontroller üçün tək bir enerji təchizatı istifadə etdim. aşağı cərəyan üçün qiymətləndirilir və onları nəzərdə tutulduğundan daha yüksək cərəyanlarda idarə edir. Bu batareyaların ömrünü ciddi şəkildə məhdudlaşdırır. Bunu etmədiyim üçün şanslıydım. 5- İlk olaraq çörək taxmadan robotun üzərinə dövrə bağladım. Bu, dövrə ayıklamasını çox çətinləşdirə bilər. Mr. Cube üçün Picaxe proqramlaşdırma kodunu buradan yükləyə bilərsiniz: https://www.inklesspress.com/mr-cube.txt Əgər qurduğum digər robotlardan bəzilərini görmək istəyirsinizsə., gedə bilərsiniz: https://www.inklesspress.com/robots.htmPic 9, Mr. Cube və Mr. Cube iki, R-18, qurmağa başladığım 1/3 kub düymlük robotu göstərir. 5 -ci addımdakı təfərrüatlar.

Addım 5: Mr. Cube Two: 1/3 Cubic Inch Robot Hazırlamaq

İşləyən bir kub düymlük robot hazırladıqdan sonra daha kiçik bir şey sınamalı oldum. Təxminən 1/3 kub düym olan bir robotu hədəfləyirəm. Bu anda Mr. Cube Two təxminən.56 "x.58" x.72 "-dir. Avtonom hərəkət etməsinə imkan verən 08 Picaxe mikro nəzarətçisinə malikdir. Şəkil 10 robotu bir hökmdarda göstərir. Şəkil 11 digərini göstərir Robotun dörddə bir tərəfi. İki batareya cr1220 3 voltluq lityum batareyadır və Picaxe və mühərrikləri gücləndirmək üçün kifayət qədər gücə malik olub -olmayacaqları məlumdur. Daha çox batareyaya ehtiyac ola bilər. Bu, davam edən bir işdir. Robotu hamar səthlərdə hərəkət etdirmək və çevirmək üçün iki çağrı cihazı mühərriki yaxşı işləyir. Picaxe mikrokontrolörü quraşdırılıb və proqramlaşdırılıb və sınaqdan keçirilib. Hələ də SOIC L293 motor idarəedicisi və infraqırmızı reflektor sensoru əlavə olunacaq. Sensorları və mikrokontrolörləri olan ən kiçik avtonom robotlardan biri olun. Bu kiçik bir robot olsa da, proqramlaşdırıla bilən daha kiçik həvəskar robotlar varmı? Bəli. Bax: 1cc Robot: https://diwww.epfl.ch/lami/ mirobotlar/smoovy.htmlPico Robot:

Təlimatlar və RoboGames Robot Yarışmasında İkinci Mükafat

The Instructables Kitab Müsabiqəsində birinci mükafat