作为PVCBOT系列机器人第一个也是最简单的项目,当前的PVCBOT零号机器人的意义在于其既可以让初学者练练手,也可以给老手们推荐一个闲来无事时的消遣玩意儿,也算是PVCBOT系列机器人的一个前奏和热身吧。
为了提高趣味性,当前项目提供多个不同版本的选择,这是有着一双绿眼睛的B版。
这实际上是一个振动机器人,即以偏心摆锤马达的震动效果作为挪动的动力,算是一种非常简单的BEAM机器人。如果了解BEAM机器人的朋友可能会知道这其实是一个牙刷振动机器人的翻版(国外爱好者用牙刷改装的),也可以说是一个PVC版的牙刷振动机器人。为了切合PVC的主题,这里把原来牙刷振动机器人的牙刷底座,换成用PVC材料做成类似昆虫的脚,整个造型就像一只臭虫,由于振动时接近狂飙一样的不规则运动方式,所以起名为“暴走的臭虫”。
基本原理
本项目的机器人依靠带偏心摆锤的震动马达发出的震动波进行移动。
本项目虽然驱动原理比较简单,但是由于造型的差异其实分成了多款不同的机器人,同时由于结构的不同也导致运动的规律和效果有所不同。在开始的A版只是实现了基本的随着震动做不规则运动的效果,而后来的B版和C版额外增加了一对会发光的眼睛。
驱动原理
本项目机器人的动力依靠的是震动波,即用震动器带动整个机器人身体发生震动,在机器人的重量较轻,且支撑不是很平稳的时候,机器人就会发生位置的移动。
这里所谓震动器,其实就是我们手机中实现震机的震动马达,其原理就是通过旋转的马达带动一个位于偏心轮上的摆锤,由于摆锤的重心是位于旋转的轴上的一边,在马达转动的过程中,就会由于摆锤的重量不断循环的在转轴的周围产生一个离心的外力(即:交替忽上忽下、忽左忽右的摆动),从而导致马达的震动。
下图中左边的两个震动马达是在普通马达上接了偏心摆锤,而右边扁平的其实把马达和摆锤融为一体了,效果其实相当于左边马达竖着放而已,只不过结构更紧凑了。
本项目的A版和B版采用的是扁平的震动马达,而C版采用的是普通的震动马达。扁平震动马达的震动(幅度)效果不如普通的震动马达,但是扁平震动马达的消耗电流小,有着更强的续航能力可以持续运动的时间更长。
电路原理
本项目的电路非常简单,只是一个简单的电学电路,稍微有点物理电学知识的人都可以制作出来。
这里我们采用类似电子表所使用的微型钮扣电池作为机器人的能源;采用手机震机用的震动马达作为动力源;采用LED发光二极管作为发光的眼睛;而控制控制机器人启动的开关则是选择一般的小型选择拨动开关。
需要注意的是,一般的选择拨动开关有三个引脚,其中拨动开关可以使中间的引脚(上图之2)有选择的接通两边(上图之1和3)任意一侧的其中一个引脚。同时,用于做眼睛发光的LED发光二极管的引脚是区分正负极的。
另外提一下,LED发光二极管是有一个启辉电压的,大概是2V多左右,只有供电的电压达到这个值时发光管才会发光。本项目中对于升级版本的机器人,是使用了两只发光二极管作为眼睛的。机器人开始启动的时候,发光二极管是会发光的,当发现其不亮的时候,就是说明电池的电能已经消耗了不少,电池的电压已经下降到发光二极管无法点亮的程度,这种时候震动马达还是会继续震动的。因为震动马达启动的电压并不高,在电池的电压已经下降了很多的程度下震动马达还是可以继续工作。
为方便初学者,下面给出电路的接线图。
其中注意:
1、拨动开关选用1、2两个引脚;
2、LED发光二极管的引脚是区分正负极的,要对应连接到电池的正负电极(下面有说明判别的方法);
3、钮扣电池的外壳,只有一面金属部分的是负极,整个包住周围以及其中一面的金属部分是正极(见下图所示)。
附:如何判别LED二极管的引脚?
方法1:如果是全新的LED二极管,一般其两个引脚的长度是有区别的,通常长的那个引脚为正极,即电子符号的喇叭口一端;
方法2:LED二极管外壳是透明的,可以透过管壳直接看到里面的电极,连接内部三角形大电极的引脚是负极,另一个连接内部小电极的引脚是正极。
准备工作
本项目需要的器材主要包括:PVC线槽、震动马达、钮扣电池/钮扣电池盒、LED发光二极管、拨动开关等。
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选项 |
名称 |
规格 |
数量 |
备注 |
1 |
必选 |
PVC线槽 |
横截面2.4*1.4CM 长度10CM |
1个单位 |
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名称
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规格
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数量
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用途
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1
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震动马达
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扁平震动马达
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1个
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动力
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2
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拨动开关
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小拨动开关
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1个
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电源开关
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3
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钮扣电池
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型号CR2032
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1个
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电源
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4
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钮扣电池盒
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配电池型号CR2032
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1个
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电池盒
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5
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二极管
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LED发光二极管
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2个
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眼睛
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6
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导线
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随机
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1根
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电路连接
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制作过程
结构
用剪刀裁出一根长9CM的PVC方条。
用剪刀把方条剪成如下图所示的形状,其中中间没有剪的区域宽度大约是2CM左右。
再用尖嘴钳折成如下图所示的形状,这就是长腿的六足底座。
组装
把钮扣电池盒的正极引脚折平。
本款B版的机器人的动力也是采用扁平震动马达,先用透明胶布把扁平震动马达如下图所示包裹起来。
特别提醒:不推荐使用502胶水粘贴,假如一定需要使用502胶水则不能涂得过多,强烈建议用小棍子蘸着使用,以免因为胶水的渗透性过强流到其他位置,把不该粘住的地方都粘住了。
把六足底座的六个脚尖剪成圆尖状,并稍微弯折一下
再把六足底座用热熔胶按照下图的位置贴在钮扣电池盒底上。同时把扁平震动马达用热熔胶固定在六足底座上。
特别提醒:不推荐使用502胶水粘贴,假如一定需要使用502胶水则不能涂得过多,强烈建议用小棍子蘸着使用,以免因为胶水的渗透性过强流到其他位置,把不该粘住的地方都粘住了。
再用热熔胶把拨动开关固定在钮扣电池盒突出外侧的地方,特别注意:不推荐使用502胶水粘贴,假如一定需要使用502胶水则不能涂得过多,强烈建议用小棍子蘸着使用,以免因为胶水的渗透性过强流到其他位置,把不该粘住的地方都粘住了。
同时把拨动开关的中间引脚与钮扣电池盒被折平的正极引脚焊接在一起,这一点类似A版的机器人。
最后按照电路原理图、电路接线图或者下面的焊接示意图把线路焊接好来,并装上钮扣电池、打开拨动开关进行测试,确保能够正常启动。
扩展
作为功能扩展,可以给机器人装上两只LED发光二极管做的眼睛。
直接把LED发光二极管的引脚折弯,对照电路原理图的接法焊接在拨动开关的引脚上。这里是利用LED发光二极管的金属引脚把发光二极管的位置和角度固定好,摆成眼睛的造型。注意LED发光二极管的引脚是区分正负极性的(下图中有标出,关于发光二极管引脚极性的判断方法请参看:电路原理)。
展示效果
完成后的 PVCBOT-0号B版。
没有安装LED眼睛时的造型。
安装了LED眼睛时的造型。