Construeix un robot molt petit: fes el robot de rodes més petit del món amb una pinça: 9 passos (amb imatges)

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:18

Construeix un robot de 1/20 polzades cúbiques amb una pinça que pugui recollir i moure objectes petits. Està controlat per un microcontrolador Picaxe. En aquest moment, crec que pot ser el robot de rodes més petit del món amb una pinça. Sens dubte, això canviarà demà o la setmana que ve, quan algú construeixi alguna cosa més petit.

El principal problema amb la construcció de robots realment petits és la mida relativament gran dels motors i les bateries més petits. Ocupen la major part del volum d’un microbot. Estic experimentant maneres de fabricar robots que siguin realment microscòpics. Com a pas provisional, he creat els tres petits robots i el controlador descrits en aquest instructiu. Crec que amb modificacions, aquestes proves de concepte de robots, es podrien reduir fins a la mida microscòpica. Després d’anys construint petits robots (vegeu aquí: https://www.instructables.com/id/Building-Small-Robots-Making-One-Cubic-Inch-Micro/), vaig decidir l’única manera de fabricar els robots més petits. possible, era tenir els motors, les bateries i fins i tot el microcontrolador Picaxe extern al robot. la foto 1 mostra R-20 un robot de 1/20 polzada cúbica a centaus. Les fotos 1b i 1c mostren el robot de rodes més petit que aixeca i sosté un CI de 8 pins. HI HA UN VÍDEO al pas 3 que mostra que el robot agafa un CI de 8 pins i el mou. I un altre vídeo al pas 5 que mostra el robot encenent un cèntim.

Pas 1: eines i materials

Microcontrolador Picaxe de 18x de Sparkfun: https://www.sparkfun.com/Servor controlador de sèrie micro disponible a Polulu: https://www.pololu.com/2 servos de parell elevat de Polulu2 servos estàndard de Polulu.oo5 "coure gruixut, làmines de llautó o bronze de fòsfor de Micromark2- imants de neodimi de 1/8 "x 1/16" 1- Imant de neodimi 1 "x1" x1 ". Imants disponibles a: https://www.amazingmagnets.com/index.asp Tub telescòpic de llautó de Micromark: https://www.micromark.com/Pines de llautó de WalmartGlass Beads de Walmart Material de la placa de circuit de fibra de vidre de 1/10 "de Electronic Goldmine: https://www.goldmine-elec-products.com/close epoxy de cinc minuts Assortiment de femelles i cargols TOOLSneedletin snipssoldering irondrill fil metàl·lic pinces per a agulla petita La imatge 2 mostra el mòdul Picaxe utilitzat. La imatge 2b mostra la part posterior del mòdul Picaxe.

Pas 2: creeu un robot de 1/20 polzades cúbiques

A 0,40 "x.50" x.46 ", el volum del robot del Magbot R-20 és lleugerament inferior a 1/20 d'una polzada cúbica. Es fabrica plegant 3 estructures de caixa de xapa metàl·lica no magnètica. la caixa es solda al dit esquerre de la pinça. Dos petits imants s’epoxitzen a l’eix vertical que es dobla per formar el dit dret de la pinça que gira lliurement. Són aquests dos imants els que es controlen mitjançant un moviment extern giratori i giratori magnètic camp que proporciona tota la potència al robot. He utilitzat xapes de bronze de fòsfor de 0,005 "de gruix per a les estructures de la caixa perquè es pot soldar i oxidar o embrutar fàcilment. També es podria utilitzar coure o llautó. Originalment, utilitzava broques petites per perforar els forats del coixinet de la xapa per als eixos de filferro rotatius. Després de trencar-ne alguns amb una broca, vaig acabar perforant forats amb una agulla gran i martellant a la xapa. Això crea un forat en forma de con que es pot llimar pla. Els forats no han de tenir una mida precisa ni tan sols estar perfectament col·locats. A una escala tan petita, les forces de fricció són petites i, si mireu atentament les imatges, veureu que he utilitzat clavilles llargues estàndard.1 "estàndard, quadrades, per als eixos i els dits de la pinça. També es podria utilitzar fil de coure. Les rodes de perles de vidre es van muntar sobre passadors de llautó epoxiades a la part inferior del robot. És important utilitzar materials no magnètics per a la construcció o la potència i el control del robot es veuran afectats.

Pas 3: un motor magnètic de robot

El robot té quatre graus de llibertat. Pot avançar i retrocedir, girar cap a l’esquerra o cap a la dreta, moure la pinça cap amunt i cap avall i obrir i tancar la pinça. Fic 4- He reubicat els quatre motors de bord que normalment trigaria a fer-ho simplement suspenent un imant horitzontalment en un cardà de dos eixos. Dos imants de 1/8 "x1 / 8" x1 / 16 "estan epoxidats a un eix vertical de fil que es dobla per formar un dit de la pinça. Els dos imants estan alineats per actuar com un sol imant i crear un sol motor d'imant. Es munta a la caixa més petita que té l’altre dit de la pinça soldat. La caixa de la pinça es munta al segon eix horitzontal del cardà amb un cargol i una femella de llautó. He utilitzat el cargol per poder desmuntar-lo fàcilment. per a ajustos. Un camp magnètic extern està muntat en una màquina de tipus CNC que pot fer lliscar el moviment magnètic al llarg de l’eix xy i girar-lo horitzontalment i verticalment. Es podria haver fet amb un electroimant, però vaig optar per utilitzar-ne un imant permanent de neodimi de polzada cúbica perquè és la forma més fàcil i ràpida de crear un gran camp magnètic en un volum petit. Pic 4c - Així, amb l'extrem nord del petit imant del robot orientat cap a l'extrem sud exterior més gran de l'imant a sota, l’imant del robot segueix força de prop el motio ns del camp magnètic extern. Per obtenir un petit vídeo del robot que agafa un IC de 8 pins, consulteu aquí: https://www.youtube.com/embed/uFh9SrXJ1EA O feu clic al vídeo següent.

Pas 4: controlador de robot de tipus CNC

La imatge 5 mostra el controlador de robot tipus CNC. Quatre servos proporcionen moviments a l’imant de neodimi de polzada cúbica que segueix l’imant muntat al cardà al robot. Per als eixos X i Y, un servo de parell elevat amb una politja i cap de pesca tira de la plataforma de fibra de vidre. Una molla s’oposa al moviment. La plataforma descansa sobre dos tubs telescòpics de llautó que actuen com a guia lineal. Els coixinets de plàstic fets amb una taula de tallar de plàstic, a banda i banda de les guies lineals, mantenen el nivell de la plataforma. Aquest controlador de robot en particular té un abast limitat d’algunes polzades cúbiques. Això finalment hauria de resultar més que suficient per controlar robots realment microscòpics que només poden requerir un abast d’uns pocs centímetres cúbics.

Pas 5: Circuit de robots magnètics

El controlador del robot consisteix en un microcontrolador Picaxe que està programat per proporcionar una seqüència de moviments al robot. Trobo que el Picaxe és el microcontrolador més fàcil i ràpid de connectar i programar. Tot i que és més lent que un Pic Micro o Arduino estàndard, és més que suficient per a la majoria de robots experimentals. Per a altres projectes de Picaxe, consulteu aquí: https://www.inklesspress.com/picaxe_projects.htm I aquí: https://www.instructables.com/id/Building-Small-Robots-Making-One-Cubic-Inch-Micro/ El Picaxe controla el robot enviant ordres en sèrie a un servo controlador micro sèrie Polulu. El controlador Polulu és molt petit i conté fins a 8 servos contínuament en qualsevol posició. Les ordres simples del Picaxe permeten controlar fàcilment la posició, la velocitat i la direcció dels servos. Recomanaria aquest controlador per a tot tipus de robots basats en servo. L’esquema mostra com estan connectats els quatre servos. El Servo 0 i 1 guien l’imant d’1 al llarg de l’eix X i Y. El Servo 2 és un servo giratori continu que pot girar l’imant més de 360 graus. El Servo 3 inclina l’imant lleugerament cap endavant i cap enrere per baixar i aixecar la pinça. un breu vídeo del robot encenent un cèntim, vegeu aquí: https://www.youtube.com/embed/wwT0wW-srYg O feu clic al següent vídeo:

Pas 6: programari de controlador de robots

Aquí teniu el programa per al microcontrolador Picaxe. Envia seqüències preprogramades al servo controlador Polulu que mou l’imant en un espai 3d per controlar el robot. Amb lleugeres modificacions, també es podria fer servir per programar un Basic Stamp 2. Per programar el Picaxe, he trobat que cal desconnectar el pin 3 (sortida sèrie) del servocontrolador. En cas contrari, el programa no es descarregaria del PC. També he trobat que cal desconnectar el pin tres del servocontrolador en encendre els circuits, per evitar que el servo controlador es bloquegi. Després, al cap d’un segon més o menys, he tornat a connectar el pin 3. Programa per a la seqüència de captura de magrobot R-20 mitjançant un servo controlador polulu, pinpause 7000 de sortida sèrie d’alçada de 3’, establert a 0 posicionsout 3, t2400, ($ 80, $ 01, $ 04, 1, 35, 127) 'position s1 13-24-35 counter-clockwiseserout 3, t2400, ($ 80, $ 01, $ 04, 0, 35, 127)' position s0 c-clockpause 7000 'level magnetserout 3, t2400, ($ 80, $ 01, $ 04, 3, 23, 127) "posició mitja pausa 1000" avançar llarg servo1serout 3, t2400, ($ 80, $ 01, $ 04, 1, 21, 127) "posició rellotge de pausa 1500" grip downserout 3, t2400, ($ 80, $ 01, $ 04, 3, 26, 127) 'posició en pausa 2000' tancament gripserout 3, t2400, ($ 80, $ 01, $ 04, 2, 25, 1) 'velocitat lenta pausa 50 series 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) "posició mitja pausa 700" gir a la dreta 90 sortida 3, t2400, (80 dòlars, 01 dòlars, 04 dòlars, 2, 25, 1) " 470serout 3, t2400, ($ 80, $ 01, $ 00, 2, 0, 127) 'stop servo 2 rotationpause 1000' forward forwardout 3, t2400, ($ 80, $ 01, $ 04, 0, 13, 12) 'posició s0 pausa 1500' grip downserout 3, t2400, ($ 80, $ 01, $ 04, 3, 25, 12) 'posició midpause 2000' tancar gripserout 3, t2400, ($ 80, $ 01, $ 04, 2, 25, 1) 'velocitat lenta c-clockwisepause 50serout 3, t2400, ($ 80, $ 01, $ 00, 2, 0, 127) 'stop servo 2 rotationpause 400' backupserout 3, t2400, ($ 80, $ 01, $ 04, 0, 35, 127) 'position s0 c-clockpause 700' grip upserout 3, t2400, ($ 80, $ 01, $ 04, 3, 22, 12) 'posició mitja pausa 1000 pausa 6000' definit a 0 posicionsoutout 3, t2400, ($ 80, $ 01, $ 04, 1, 35, 127) 'posició s1 13- 24-35 c-clockserout 3, t2400, ($ 80, $ 01, $ 04, 0, 35, 127) 'posició s0 c-clockloop: anar a bucle

Pas 7: afegir sensors

Aquest robot no té sensors. Per ser realment útil com a robot manipulador d'objectes petits, seria un avantatge tenir un bucle de retroalimentació al microcontrolador des de diversos sensors del món real. Per evitar posar una font d'alimentació a bord, es podrien utilitzar sensors de llum. La llum làser o infraroja es podria dirigir a la part superior del robot i es podrien connectar reflectors o bloquejadors mecànics a sensors tàctils, sensors de pressió o sensors de temperatura i reflectància variable llegits per fotocèl·lules o una càmera de vídeo. Una altra possibilitat és utilitzar la tecnologia RFID per transmet un impuls que fa que l'electrònica del robot torni en lloc d'un número identificatiu, una seqüència de bits que representin variacions de tacte o altres sensors.

Pas 8: altres robots amb alimentació magnètica

Els robots controlats per camps magnètics de diversos tipus no són cap novetat. Alguns d’ells són microscòpics i d’altres són més grans, de manera que es poden desplegar mèdicament en un cos humà. Alguns utilitzen electroimants controlats per ordinador i alguns utilitzen imants permanents mòbils. A continuació, es mostren alguns enllaços a alguns dels millors i més petits robots magnètics experimentals en què treballen els investigadors: robot imant volador en un cèntim. Tot i que en realitat no vola, plana en un camp magnètic controlat per ordinador, de manera similar a les joguines que petit globus terrestre. També té una pinça que s’expandeix quan s’escalfa amb un làser i que després s’agafa a mesura que es refreda. Malauradament, els extrems nord i sud magnètics dels robots són verticals, de manera que no hi ha manera de controlar el gir rotatori per orientar amb precisió la pinça. És una mica més gran que el robot més petit que he fet, que es mostra al pas 9. https://www.sciencedaily.com/releases/200904-04-0913205339.htmhttps://news.cnet.com/8301-11386_3-10216870 -76.htmlRobot imant nedador Un robot realment microscòpic que és una espiral amb un imant en un extrem. Amb un camp magnètic giratori i giratori extern, es pot orientar en qualsevol direcció i nedar sota l’aigua. spectrum.ieee.org/aug08/6469 Robots mèdics.https://www.medindia.net/news/view_news_main.asp? x = 5464 Càmera controlada magnèticament.https://www.upi.com/Science_News/2008/06/05 / Controlled_pill_camera_is_created / UPI-60051212691495 / A continuació es detallen algunes pinçes microscòpiques controlades magnèticament que es poden activar químicament o mitjançant calor. agafar. Per tant, s’assemblen més a una trampa microscòpica de l’ós que a una pinça completament funcional. Http://www.sciencedaily.com/releases/200901-01-0912201137.htm /13010901.asppic 10 mostra els Magbots R-19, R-20 i R-21, els tres robots que vaig fer per a aquests experiments. El més petit es va fer més petit eliminant un pivot i les rodes. Una cua de filferro evita que es bolqui cap enrere.

Pas 9: construir robots encara més petits

La imatge 11 mostra el Magbot R-21, el robot més petit amb alimentació magnètica amb una pinça funcional que he fabricat fins ara. A 0,22 "x20" x.25 "fa aproximadament 1/100 de polzada cúbica. En eliminar les rodes i un punt de gir (cardan), el robot és molt més petit que la versió amb rodes. Es llisca sobre el metall el bastidor no és tan suau com el de rodes. La cua del filferro permet que el robot pugi cap enrere per aixecar la pinça. Aquesta configuració es podria utilitzar per crear un robot de mida microscòpica. El problema en aquest moment és utilitzar IC convencional tecnologia per crear estructures mecàniques de pel·lícula prima o per trobar alguna altra alternativa per crear estructures microscòpiques. Hi estic treballant. Aquests petits robots representen una de les maneres més fàcils d’obtenir molt moviment en un espai reduït. Hi ha molts altres possibles configuracions d’imants a bord i camps magnètics externs que podrien produir robots molt interessants. Per exemple, l’ús de més de tres o més imants giratoris o pivotants en un robot podria provocar més graus de llibertat i una manipulació més precisa de la pinça.

Primer premi del concurs de butxaca