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昆蟲機器人diy詳解

一、基本原理本項目的機器人依靠帶偏心擺錘的震動馬達發(fā)出的震動波進行移動。本項目雖然驅(qū)動原理比較簡單，但是由于造型的差異其實分成了三款不同的機器人（分別是Ⅰ型、Ⅱ型、Ⅲ型），而且由于結(jié)構(gòu)的不同也導(dǎo)致運動的規(guī)律和效果有所不同。在開始的時候只是實現(xiàn)了基本的隨著震動做不規(guī)則運動的效果，后來的升級版本中同時也給后面的Ⅱ型和Ⅲ型兩款額外增加了一對會發(fā)光的眼睛。 1、驅(qū)動原理本項目機器人的動力依靠的是震動波，即用震動器帶動整個機器人身體發(fā)生震動，在機器人的重量較輕，且支撐不是很平穩(wěn)的時候，機器人就會發(fā)生位置的移動。這里所謂震動器，其實就是我們手機中實現(xiàn)震機的震動馬達，其原理就是通過旋轉(zhuǎn)的馬達帶動一個位于偏心輪上的擺錘，由于擺錘的重心是位于旋轉(zhuǎn)的軸上的一邊，在馬達轉(zhuǎn)動的過程中，就會由于擺錘的重量不斷循環(huán)的在轉(zhuǎn)軸的周圍產(chǎn)生一個離心的外力（即：交替忽上忽下、忽左忽右的擺動），從而導(dǎo)致馬達的震動。下圖中左邊的兩個震動馬達是在普通馬達上接了偏心擺錘，而右邊扁平的其實把馬達和擺錘融為一體了，效果其實相當(dāng)于左邊馬達豎著放而已，只不過結(jié)構(gòu)更緊湊了。本項目的Ⅰ型和Ⅱ型采用的是扁平的震動馬達，而Ⅲ型采用的是普通的震動馬達。扁平震動馬達的震動（幅度）效果不如普通的震動馬達，但是扁平震動馬達的消耗電流小，有著更強的續(xù)航能力可以持續(xù)運動的時間更長。 2、電路原理本項目的電路非常簡單，只是一個簡單的電學(xué)電路，稍微有點物理電學(xué)知識的人都可以制作出來。這里我們采用類似電子表所使用的微型鈕扣電池作為機器人的能源；采用手機震機用的震動馬達作為動力源；采用LED發(fā)光二極管作為發(fā)光的眼睛；而控制控制機器人啟動的開關(guān)則是選擇一般的小型選擇撥動開關(guān)。需要注意的是，一般的選擇撥動開關(guān)有三個引腳，其中撥動開關(guān)可以使中間的引腳（上圖之2）有選擇的接通兩邊（上圖之1和3）任意一側(cè)的其中一個引腳。同時，用于做眼睛發(fā)光的LED發(fā)光二極管的引腳是區(qū)分正負(fù)極的。另外提一下，LED發(fā)光二極管是有一個啟輝電壓的，大概是2V多左右，只有供電的電壓達到這個值時發(fā)光管才會發(fā)光。本項目中對于升級版本的機器人，是使用了兩只發(fā)光二極管作為眼睛的。機器人開始啟動的時候，發(fā)光二極管是會發(fā)光的，當(dāng)發(fā)現(xiàn)其不亮的時候，就是說明電池的電能已經(jīng)消耗了不少，電池的電壓已經(jīng)下降到發(fā)光二極管無法點亮的程度，這種時候震動馬達還是會繼續(xù)震動的。因為震動馬達啟動的電壓并不高，在電池的電壓已經(jīng)下降了很多的程度下震動馬達還是可以繼續(xù)工作。為方便初學(xué)者，下面給出電路的接線圖。其中注意： 1、撥動開關(guān)選用1、2兩個引腳； 2、LED發(fā)光二極管的引腳是區(qū)分正負(fù)極的，要對應(yīng)連接到電池的正負(fù)電極（下面有說明判別的方法）； 3、鈕扣電池的外殼，只有一面金屬部分的是負(fù)極，整個包住周圍以及其中一面的金屬部分是正極（見下圖所示）。附：如何判別LED二極管的引腳？方法1：如果是全新的LED二極管，一般其兩個引腳的長度是有區(qū)別的，通常長的那個引腳為正極，即電子符號的喇叭口一端；方法2：LED二極管外殼是透明的，可以透過管殼直接看到里面的電極，連接內(nèi)部三角形大電極的引腳是負(fù)極，另一個連接內(nèi)部小電極的引腳是正極。二、準(zhǔn)備工作本項目需要的器材主要包括：PVC線槽、震動馬達、鈕扣電池/鈕扣電池盒、LED發(fā)光二極管、撥動開關(guān)等。以下列出本項目主要器材，其中的采購預(yù)算，由于有些器材采購時一般是批量的，而本項目中實際使用用不了那么多（剩下的可以留在以后的其他項目上），所以另外加了一項成本折算。主要的器材都可以從網(wǎng)上購買，基本上我也是通過這個渠道進行采購的，供大家參考。名稱規(guī)格數(shù)量采購預(yù)算/成本折算來源用途 PVC線槽 2.5CM寬度 1段 4元 / 0.5元實體五金店主要結(jié)構(gòu)材料震動馬達手機用震動馬達 1個 1元淘寶：旱碼頭… 動力鈕扣電池盒 CR2032 1個 0.35元淘寶：jianfei180 電源容器鈕扣電池 CR2032 1片 0.5元淘寶：珍麥浪電源撥動開關(guān) 小撥動開關(guān) 1個 0.36元淘寶：jianfei180 電源開關(guān) 二極管 LED發(fā)光二極管 2個 0.16元眼睛合計 6.37元 /2.87元三、制作過程以下將按照制作的順序，全程介紹本項目機器人的制作過程。 3.1、PVCRobot 0號Ⅰ型這是PVCRobot 0號Ⅰ型機器人的制作過程。Ⅰ型采用的是扁平震動馬達。（1）結(jié)構(gòu) 把PVC材料用剪刀裁好并用尖嘴鉗折成下形狀，寬度大概和鈕扣電池盒的直徑相當(dāng)（下圖與鈕扣電池盒進行比較，寬度大概1.5CM）。折好形狀后，用筆給兩邊做如下圖的等分標(biāo)記線。用剪刀沿著筆跡的線剪開。再用剪刀剪成六只腿的形狀，各腳之間有空隙，腳前端成圓角尖，并用尖嘴鉗折成如下形狀的六腳底座。（2）組裝把鈕扣電池盒的正極引腳折平。把鈕扣電池盒用502膠水固定在六腳底座上。如下圖所示，再把撥動開關(guān)用502膠水粘貼在紐扣電池盒邊上突出的一側(cè) 。特別注意：502膠水不能用得過多，只要蘸一點即可，否則的話很容易讓膠水滲入撥動開關(guān)內(nèi)部導(dǎo)致開關(guān)失效。同時注意撥動開關(guān)的安裝位置正好可以而讓撥動開關(guān)中間的引腳抵到前面被折平的鈕扣電池盒的正極引腳，把撥動開關(guān)中間的引腳和電池盒的引腳焊接起來。本款Ⅰ型的機器人的動力采用的是扁平震動馬達，將要把震動馬達用502膠水固定在機器人的結(jié)構(gòu)上，但是因為502膠水的滲透性特別強，為了防止膠水滲入馬達導(dǎo)致馬達卡死失效，首先用透明膠布把扁平震動馬達如下圖所示包裹起來。然后再用502膠水涂在透明膠布上并固定在底盤上。按照電路原理圖、電路接線圖或者下面的焊接示意圖，把整個電路焊接好。裝上鈕扣電池，打開撥動開關(guān)測試是否能夠啟動。如果無法正常啟動，則可以對照電路圖檢查電路連接是否正確。（3）展示完成后的PVCRobot No.0—Ⅰ型。 3.2、PVCRobot 0號Ⅱ型這是PVCRobot 0號Ⅱ型機器人的制作過程。Ⅱ型與Ⅰ型一樣也是采用扁平震動馬達，不過就是在底座上有區(qū)別。（1）結(jié)構(gòu) 用剪刀裁出一根長9CM的PVC方條。用剪刀把方條剪成如下圖所示的形狀，其中中間沒有剪的區(qū)域?qū)挾却蠹s是2CM左右。再用尖嘴鉗折成如下圖所示的形狀，這就是長腿的六足底座。（2）組裝把鈕扣電池盒的正極引腳折平。本款Ⅱ型的機器人的動力也是采用扁平震動馬達，為防止粘貼固定用的502膠水滲入馬達導(dǎo)致馬達卡死失效，先用透明膠布把扁平震動馬達如下圖所示包裹起來。把六足底座的六個腳尖剪成圓尖狀，并稍微彎折一下。再把六足底座用502膠水按照下圖的位置貼在鈕扣電池盒底上。同時把扁平震動馬達用少量502膠水固定在六足底座上。再用少量502膠水把撥動開關(guān)固定在鈕扣電池盒突出外側(cè)的地方，特別注意控制502膠水的用量，避免膠水滲入開關(guān)導(dǎo)致其失效。同時把撥動開關(guān)的中間引腳與鈕扣電池盒被折平的正極引腳焊接在一起，這一點類似Ⅰ型的機器人。最后按照電路原理圖、電路接線圖或者下面的焊接示意圖把線路焊接好來，并裝上鈕扣電池、打開撥動開關(guān)進行測試，確保能夠正常啟動。（3）展示完成后的PVCRobot No.0—Ⅱ型。（4）升級作為升級版本，可以給機器人裝上兩只LED發(fā)光二極管做的眼睛。直接把LED發(fā)光二極管的引腳折彎，對照電路原理圖的接法焊接在撥動開關(guān)的引腳上。這里是利用LED發(fā)光二極管的金屬引腳把發(fā)光二極管的位置和角度固定好，擺成眼睛的造型。注意LED發(fā)光二極管的引腳是區(qū)分正負(fù)極性的（下圖中有標(biāo)出）。 3.3、PVCRobot 0號Ⅲ型這是PVCRobot 0號Ⅲ型機器人的制作過程。Ⅲ型的底座結(jié)構(gòu)和Ⅱ是一樣的，但是采用的震動馬達是不同的。（1）結(jié)構(gòu) 用剪刀裁出一根長9CM的PVC方條。用剪刀把方條剪成如下圖所示的形狀，其中中間沒有剪的區(qū)域?qū)挾却蠹s是2CM左右。再用尖嘴鉗折成如下圖所示的形狀，這就是長腿的六足底座。（2）組裝把鈕扣電池盒的正極引腳折平。本款Ⅲ型的機器人的動力采用普通震動馬達，則安裝方式需要改變。與扁平震動馬達不同，普通的震動馬達是圓柱形的，用膠水比較難固定，這里選擇的是把震動馬達豎立安裝在鈕扣電池盒的前端突出部，并且透明膠布包住震動馬達圍繞著電池盒纏上幾圈，相當(dāng)于把震動馬達綁在鈕扣電池盒前端。因為鈕扣電池盒的邊緣比較低，透明膠布會高出一截，之后還需要沿著鈕扣電池盒邊緣用剪刀把多出的透明膠布剪掉。把六足底座如下圖所示用502膠水粘貼在鈕扣電池盒的底部。再如下圖用少量的502膠水，把撥動開關(guān)粘貼在六足底座上。特別注意控制502膠水的用量，避免膠水滲入開關(guān)導(dǎo)致其失效。最后按照電路原理圖、電路接線圖或者下面的焊接示意圖把線路焊接好來，并裝上鈕扣電池、打開撥動開關(guān)進行測試，確保能夠正常啟動。（3）展示完成后的PVCRobot No.0—Ⅲ型。（4）升級作為升級版本，可以給機器人裝上兩只LED發(fā)光二極管做的眼睛。直接把LED發(fā)光二極管的引腳折彎，對照電路原理圖的接法焊接在撥動開關(guān)的引腳上。這里L(fēng)ED發(fā)光二極管的造型固定是依靠把震動馬達綁在電池盒上的透明膠布，原來的透明膠布是綁了好幾圈的，這里直接把LED發(fā)光二極管的的引腳插入到這些透明膠布的中間層。然后再可以發(fā)光二極管從前端部分開始折彎，即擺成眼睛向前的造型。由于LED發(fā)光二極管是依靠引腳插在透明膠布中進行造型固定的，所以焊接發(fā)光二極管的引腳時要盡量縮短時間，以免溫度過高把透明膠布給熔斷了。四、項目總結(jié) 本項目是一個最簡單的機器人。對于準(zhǔn)備入門或剛?cè)腴T的新手來說，可以通過這個項目做一個熱身： 1、開始制作自己的第一個機器人； 2、鍛煉動手制作的能力。本項目的機器人雖說很簡單，但是還是建議大家都來動動手。所謂好的開始是成功的一半，通過簡單的試手，既可以訓(xùn)練機器人DIY的技術(shù)水平，又可增強繼續(xù)深入?yún)⑴c機器人DIY活動的興趣和信心，何樂而不為呢？

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