如何制作机器人组装零件你自己的独立自组装机器人?本制作项目将对应用于机器人组装零件我们的科学研究中的机器人的每一个细节作详细描述,包括 CAD 文件、源代码、组装指导等等。你一般可以轻易找齐所有所需要的材料来重现我们的实验,或者制作出一个有趣的玩具。
工具/原料
电池端子机器人组装零件:2 个
滚柱罩:红色的“滚柱罩”可以在混乱的活动中避免闩锁臂飞出。闩锁臂和滚柱罩都是宽松地安装在黄色底座的槽中的。
电路板:微控制器和简单的电路板;锂离子电池则在电路板下面。
通讯线圈:通讯线圈在其下面
接口:在电路板和电磁驱动器与通讯线圈之间的接口
铜箔:我们用的是背面有粘性的铜箔,用切割机切成标签的形状,将它粘在塑料上。
线圈和磁铁:置于黄色底座中的电磁线圈,以及插入红色闩锁臂的稀土磁铁
通讯线圈:下面有通讯线圈,和表面平齐
闩锁:别的机器人要钩住这个机器人的话,就要靠这个闩锁
闩锁钩:抓住其他机器人所用的闩锁钩
底座:激光切割的丙烯酸(亚克力)底座。黄色的部分厚度为 3/16 英寸,用胶水粘在底部的厚 1/16 英寸的透明丙烯酸塑料板上。
组装过程
制作印刷电路板(PCB)
PCB 是通过Eagle PCB 设计软件进行设计的。Gerber 文件可以直接发送到 PCB 制作服务,制作出电路板来。还附上了面板化的 gerber 文件——这个版本将机器人的 PCB 分成了 16 块面板,让制造的效率更高,成本更低。
我们将电路设计得简单而灵活,因为我们在开始并计划着试用了各种各样的控制算法、执行机构,以及通讯方式时还没有将机器人的设计方案最终定下来。我们还需要让电路既小又轻。我们在最终设计方案中决定采用体积非常小的表面封装(SMT)元件,并得以把一个微控制器、10 支表示状态的发光二极管、4 个用于驱动执行机构的场效应晶体管,以及编程/电力接头布置在了一块 25 毫米 × 25 毫米的电路板上,上面还配备了供 4 个执行机构和 4 个传感器连接的接触点。我们试着把电路板做得更小,但那样组装起来难度就太大了。我们所采取的简单而灵活的策略得到了很好的效果——我们后来用多余的电路板又进行了其他 3 项于此完全无关的制作项目。
组装电路。
线圈与磁体:电磁线圈被压装在黄色底板上切出的一个孔中,而立方形的稀土磁体被压装在红色的闩锁臂中。
闩锁臂的平衡:闩锁臂的形状让它微妙地平衡在这支点上,因此微弱的电磁力就能够让它开启或闭合。
通讯线圈
闩锁臂挂钩:用于抓住其他的机器人。它通常处于“闭锁”位置,从而可以抓住任何碰上它的机器人。在两个机器人相互进行通讯了以后,它可以决定激活电磁铁,将闭锁打开,升起挂钩,放开那个被抓住的机器人。
机器人带有两个电磁驱动的闩锁。红色的闩锁臂压装有一个 3 毫米的立方体磁铁(NdFeB 类型),而黄色的机器人底座压装有一个圆柱线圈。这些线圈都是根据以下规格自信制备的:700 匝 42 口径的线圈线,长 4 毫米,缠绕在一个直径 2 毫米的轴上。制作出来的线圈外径大约为 4 毫米,内径大约为 2 毫米。我们之所以选择这样的线圈规格是为了能够直接利用机器人的电源来驱动它们,并且产生适当的电量。我们一开始试着在线圈中插入一个磁芯,这样可以让它的功率更大,但是我们找不到一个可以在线圈断电之后失去磁性的磁芯,而且我们也无法翻转线圈的极性(每个执行机构配备 1 个场效应晶体管是无法做到的,得有 4 个才行)。
通讯
通讯线圈1:通讯线圈被压装在黄色底座中。其顶端与底座表面齐平。当两个机器人闭锁在一起时,它们的通讯线圈就会正好靠在一起,虽然由于空气曲棍球台面上混乱的环境会让机器人发生剧烈的扭曲,因此实际上这两个线圈可能相距最多有 5 毫米。
通讯线圈2:在这个标签下面还有另一个通讯线圈
塑料弯片:在黄色底座上插入一块特殊设计的塑料弯片,让通讯线圈固定在其中。
机构线圈:驱动闩锁臂的执行机构线圈
铜片:粘贴式的铜片让电路联通到另一个通讯线圈上
这些机器人利用电感耦合来进行短距离的无线通讯。每个机器人带有 4 个小(3 毫米 × 2 毫米)线圈,各位于四个面上。它们在安装后与表面齐平,这样一来当两个机器人在一个面上适当组合起来之后,两个线圈之间的间距就总是在几个毫米以内了。我们之前说过要使用的是简单的 8 位微控制器,带有 1K 的 RAM,最大模数采样率为 10 千赫兹,其总时钟频率为 8 兆赫兹。这其中根本就不需要数模转换的电路。因此我怀疑既然线圈的谐振频率高于模数采样率,而且我们无论如何也无法生成正弦波形,那么它可能无法发送或接收 AM 或者 FM 的无线电信号。而且我们也没有足够的计算能力来处理这么庞大的快速傅立叶变换算法(FFT)。因此我们转而意识到所需要发送的数据寥寥无几,所以我们可以让它慢慢传输。我们只是简单地通过开关通讯线圈来发送电磁脉冲信号。每当线圈通电或断电时,它就会生成一道短暂的电磁(EM)脉冲序列,其频率为其固有频率。周围任何线圈都会与它形成磁耦合,并生成相应的脉冲输出。我们只要利用微控制器的模数转换寻找这些脉冲就行了。由于脉冲的频率高于模数采样频率,所以我们不能指望检测到每一道脉冲。因此我们发送大量脉冲,并且进行大量的检测。这个方案很有效。这是有史以来最庞大的 Hack 了!一旦在空气曲棍球台面上有一群这样的机器人到处横冲直撞,整个环境就变得非常混乱了。我们不断地在软件中添加错误检测和修正层,最终让通讯可靠程度上升到了 50 个随机碰撞单元每小时大约只发生 1 次错误。大功告成之后,在两台机器人之间的数据传输率为每 2 秒 2 比特。那可是比特啊,不是千比特。这是在假设没有数据发生冲突或者出现错误的情况下的最大值了。每个线圈既用于发送也用于接收数据,因此有时会发生冲突,这就需要重新发送了。发送数据大约耗时 200 毫秒,在随机状况下,由于冲突而需要重新发送,所以耗时在 2000 毫秒的范围以内。
微控制编程
1)列队一群黄色和绿色的机器人将会排列成黄色的一排与绿色的一排。
2)错误修正结晶:单个的“种子”晶体将会以螺旋形式组成一个完美的黄绿相间的棋盘。
3)感染和重新编程:机器人们一开始使用结晶算法组合。接着放入一个病毒机器人,它会对其他机器人注入新的程序,并在晶体中传播开来。最后晶体组合会散开,这些机器人单元会使用列队算法排成两排
4)DNA复制:单独的一串机器人(4 个、5 个等等)被放入一群自由的机器人之中。其 DNA 通过只有本地状态和本地信息传输的错误修正算法以指数增长的速度进行复制——就像真实的 DNA 复制一样。
每个机器人单元都以含有所有算法的代码进行了程序编制。接着,一个特殊的“编程”机器人单元就可以轻易设定每个机器人单元所激活的算法和所激活的颜色。
1. 制作印刷电路板
2. 在印刷电路板上布置元件
3. 对微控制器进行编程
4. 制作机器人的塑料零件
5. 组装机器人的塑料零件
6. 在机器人的架构中组装磁体
7. 在机器人的架构中组装电子器件
8. 测试
工业机器人目前还没有统一的分类标准。根据不同的要求可进行不同的分类。
一、按驱动方式分类
1、液压式
液压驱动机器人通常由液动机(各种油缸、油马达)、伺服阀、油泵、油箱等组成驱动系统,由驱动机器人的执行机构进行工作。通常它具有很大的抓举能力(高达几百公斤以上),其特点是结构紧凑,动作平稳,耐冲击,耐振动,防爆性好,但液压元件要求有较高的制造精度和密封性能,否则漏油将污染环境。
2、气动式
其驱动系统通常由气缸、气阀、气罐和空压机组成,其特点是气源方便,动作迅速、结构简单、造价较低、维修方便。但难以进行速度控制,气压不可太高,故抓举能力较低。
3、电动式
电力驱动是目前机器人使用得最多的一种驱动方式。其特点是电源方便,响应快,驱动力较大(关节型的持重已达400公斤),信号检测、传递、处理方便,并可以采用多种灵活的控制方案。驱动电机一般采用步进电机,直流伺服电机以及交流伺服电机(其中交流伺服电机为目前主要的驱动形式)。由于电机速度高,通常采用减速机构(如谐波传动、RV摆线针轮传动、齿轮传动、螺旋行动和多杆式机构等)。目前,有些机器人已开始采用无减速机构的大转矩、低转速的电机进行直接驱动(DD),这既可以使机构简化,又可提高控制精度。
二、按用途分类
1、搬运机器人
这种机器人用途很广,一般只需点位控制。即被搬运零件无严格的运动轨迹要求,只要求始点和终点位姿准确。如机床上用的上下料器人,工件堆垛机器人,注塑机配套用的机械等。
2、喷涂机器人
这种机器人多用于喷漆生产线上,重复位姿精度要求不高。但由于漆雾易燃,一般采用液压驱动或交流伺服电机驱动。
3、焊接机器人
这是目前使用最多的一类机器人,它又可分为点焊和弧焊两类。点焊机器人负荷大基本介绍当提到机械人时,许多人会想到有手,有脚的人型机械.不过,这类机械人往往出现在科幻电影,娱乐场所,展览会和玩具店中,它们与工业用的机械人大不相同。
工业机械人(IndustrialRobots)简称为IR,它们大多为简单的操作设备,有时会被称为机械臂,例如机器人组装零件:进行简单的提起或放下动作,在机器内放入或取出工件等.不过,亦有不少工业机械人可以完全用程式控制,并可进行不同类型工作,例如机器人组装零件:寻找,运输,握取,对准,装配,检验等动作。为了明确地描述工业机械人,美国机械人协会在1979年将机械人定义为一个可用程式控制,多功能的操作器,它透过程式控制和多变化的动作设计来移动材料,工件,工具或特别设备,以完成一连串的工作。所以,虽然许多工业机械人并非有人的形态,但只要它们符合机械人的定义,便可以称为机械人。工业机械人虽然已被广泛应用在多种制造行业内,但估计在不久将来还会有数以十万计的工业机械人投入服务。现时,不少研究人员正为机械人研究如何加入视觉和感觉,令机械人可以完成更复杂的工作,而研究机械人的学问称为机械人学。
4、装配机械人
装配机器人要有较高的位姿精度,手腕具有较大的柔性。目前大多用于机电产品的装配作业。
5、专门用途的机器人
如医用护理机器人、航天用机器人、探海用机器人以及排险作业机器人等。
三、按操作机的位置机构形式和自由度数量分类:
机器人操作机的位置机构型式是机器人重要的外形特征,按这一类标准,机器人可分为直角坐标型,圆柱坐标型,球(极)坐标型、关节型机器人(或拟人机器人)。
操作机本身的轴数(自由度数)最能反应机器人的工作能力,也是分类的重要依据。按这一分类要求,机器人可分为4轴(自由度)、5轴(自由度)、6轴(自由度)、7轴(自由度)等机器人。
还有其它多种分类方式。
基本介绍工业设计:
工业机械人通常由六项基本元素所组成,包括:结构,臂端工具,电脑数码控制器,驱动器,量度回输系统和感应器。
工业机器人定义为“其操作机是自动控制的,可重复编程、多用途,并可以对3个以上轴进行编程。它可以是固定式或者移动式。在工业自动化应用中使用”。操作机又定义为“是一种机器,其机构通常由一系列相互铰接或相对滑动的构件所组成。它通常有几个自由度,用以抓取或移动物体(工具或工件)。”所以对工业机器人可能理解为:拟人手臂、手腕和手功能的机械电子装置机器人组装零件;它可把任一物件或工具按空间位姿(位置和姿态)的时变要求进行移动,从而完成某一工业生产的作业要求。如夹持焊钳或焊枪,对汽车或摩托车车体进行了点焊或弧焊机器人组装零件;搬运压铸或冲压成型的零件或构件;进行激光切割;喷涂;装配机械零部件等等。
机器人机器人组装零件的关节是由多个零部件组成的机器人组装零件,这些零部件的具体组成可能会因不同机器人类型和应用而有所不同。以下是一些常见的机器人关节零部件:
电机:通常是用于提供动力的部件机器人组装零件,可以是直流电机、步进电机等。
减速器:用于减速电机输出的速度并提供更大的扭矩。
编码器:用于检测电机输出的旋转角度和速度。
齿轮箱:与电机和减速器配合使用机器人组装零件,用于转动关节。
轴承:用于支撑关节旋转部分机器人组装零件,并减小摩擦。
联轴器:用于连接关节旋转部分,以确保转动能够传递到下一个关节。
传感器:用于检测机器人关节的姿态和位置。
控制器:用于控制机器人关节的运动和姿态,通常是由计算机和电子控制器组成。
总之,机器人关节的零部件种类繁多,不同的机器人类型和应用需要不同的零部件组合。
那要看你是要打算做一个什么样机器人组装零件的机器人··主要你打算让这个机器人·实现一些什么功能··基本来说·制作一个机器人·需要的东西是··一块主板··几个电机(马达、齿轮)··电源··轮胎··如果需要实现一些抓取功能或者其他一些旋转功能的话··还有有舵机··要实现升降机构的话··还要有滑轮·或者气动装置··还有一些探测装置··例如·光感器·红外探测器··灰度传感器··之类的··看你的需要搭配机器人组装零件了·
如果你是初高中生·这样的新手··那么·机器人组装零件我建议还是直接买一些大公司的机器人套装吧·(前提条件是你肯烧钱··烧过来的人难受中··T_T)如果你很想通过自己动手来用零件搭出一台机器人··那你有得玩了··单片机你得懂·各种零件你要会装··电路·编程知识一样不能少··慢慢来吧··呵呵
PS机器人组装零件:欢迎追分···最近缺分用··嘿嘿