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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出的震動波進行移動。本項目雖然驅動原理比較簡單，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），而且由于結構的不同也導致運動的規律和效果有所不同。在開始的時候只是實現了基本的隨著震動做不規則運動的效果，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光的眼睛。 1、驅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生震動，在機器人的重量較輕，且支撐不是很平穩的時候，機器人就會發生位置的移動。這里所謂震動器，其實就是我們手機中實現震機的震動馬達，其原理就是通過旋轉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的軸上的一邊，在馬達轉動的過程中，就會由于擺錘的重量不斷循環的在轉軸的周圍產生一個離心的外力（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，效果其實相當于左邊馬達豎著放而已，只不過結構更緊湊了。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，有著更強的續航能力可以持續運動的時間更長。 2、電路原理本項目的電路非常簡單，只是一個簡單的電學電路，稍微有點物理電學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發光二極管作為發光的眼睛；而控制控制機器人啟動的開關則是選擇一般的小型選擇撥動開關。需要注意的是，一般的選擇撥動開關有三個引腳，其中撥動開關可以使中間的引腳（上圖之2）有選擇的接通兩邊（上圖之1和3）任意一側的其中一個引腳。同時，用于做眼睛發光的LED發光二極管的引腳是區分正負極的。另外提一下，LED發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光管才會發光。本項目中對于升級版本的機器人，是使用了兩只發光二極管作為眼睛的。機器人開始啟動的時候，發光二極管是會發光的，當發現其不亮的時候，就是說明電池的電能已經消耗了不少，電池的電壓已經下降到發光二極管無法點亮的程度，這種時候震動馬達還是會繼續震動的。因為震動馬達啟動的電壓并不高，在電池的電壓已經下降了很多的程度下震動馬達還是可以繼續工作。為方便初學者，下面給出電路的接線圖。其中注意： 1、撥動開關選用1、2兩個引腳； 2、LED發光二極管的引腳是區分正負極的，要對應連接到電池的正負電極（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，連接內部三角形大電極的引腳是負極，另一個連接內部小電極的引腳是正極。二、準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發光二極管、撥動開關等。以下列出本項目主要器材，其中的采購預算，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。名稱規格數量采購預算/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構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小撥動開關 1個 0.36元淘寶：jianfei180 電源開關二極管 LED發光二極管 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）結構把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（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，再把撥動開關用502膠水粘貼在紐扣電池盒邊上突出的一側。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內部導致開關失效。同時注意撥動開關的安裝位置正好可以而讓撥動開關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構上，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別。（1）結構用剪刀裁出一根長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域寬度大約是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膠水把撥動開關固定在鈕扣電池盒突出外側的地方，特別注意控制502膠水的用量，避免膠水滲入開關導致其失效。同時把撥動開關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發光二極管做的眼睛。直接把LED發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的引腳上。這里是利用LED發光二極管的金屬引腳把發光二極管的位置和角度固定好，擺成眼睛的造型。注意LED發光二極管的引腳是區分正負極性的（下圖中有標出）。 3.3、PVCRobot 0號Ⅲ型這是PVCRobot 0號Ⅲ型機器人的制作過程。Ⅲ型的底座結構和Ⅱ是一樣的，但是采用的震動馬達是不同的。（1）結構用剪刀裁出一根長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域寬度大約是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，避免膠水滲入開關導致其失效。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發光二極管做的眼睛。直接把LED發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的引腳上。這里LED發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、項目總結本項目是一個最簡單的機器人。對于準備入門或剛入門的新手來說，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，既可以訓練機器人DIY的技術水平，又可增強繼續深入參與機器人DIY活動的興趣和信心，何樂而不為呢？

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