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PVC-Robot【2号】晒太阳的蚊子--太阳能动力机器人

导读: 在完成上一个以简单电学电路为基础的避障机器人项目后,我们将进行第三个PVC机器人项目制作。这是一个比较特殊的机器人,首先其控制电路比上一个项目稍微复杂了一点,是以电子元器件组成的;其次这个机器人不再以传统电池作为电源,而是采用了绿色环保的太阳能作为能源。

  在完成上一个以简单电学电路为基础的避障机器人项目后,我们将进行第三个PVC机器人项目制作。这是一个比较特殊的机器人,首先其控制电路比上一个项目稍微复杂了一点,是以电子元器件组成的;其次这个机器人不再以传统电池作为电源,而是采用了绿色环保的太阳能作为能源;另外,这个项目的动力驱动方式比较特别——以震动的方式进行挪动位移。

  本项目主要面向对电子电路有点陌生的初学者,能够让大家初步掌握以电子元器件为基础的电子制作,了解基础的电子知识,理解简单的电路原理,同时掌握基本的电路焊接技巧。如果是对此已经非常熟悉的朋友,可以跳过本章节。

 

  

 

  这是一个的以太阳能为能源的特殊移动机器人,即以太阳能电池为电源,以偏心摆锤马达的震动效果作为挪动的动力。

  以下为效果视频,前一段是在灯光(白炽灯)下进行测试的效果,后面一段为在阳光下的效果。

  因为体型相象,以及震动时的嗡嗡声,我给本项目的太阳能动力机器人再起一个外号——晒太阳的蚊子,呵呵。

 

  一、基本原理

 

  本项目的太阳能机器人采用太阳能电池作为电源,依靠带偏心摆锤的震动马达发出的震动波进行移动。

  1、驱动原理

  本项目机器人的动力来自于震动马达,这和我们的0号机器人的驱动原理是一样的,具体可以参见这里:PVC-Robot 0号机器人驱动原理

  这里所谓震动马达,其实就是我们手机中实现震机的震动器,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。

 

  

 

  2、机械结构

  本项目机器人的结构最开始在设计的时候是采用“三点支撑”的方式,即:一对前脚,然后尾部(电子元件:电解电容)着地。

 

  

 

  后来在实际测试的时候,发现由于尾部着地点较远,导致重心比较靠中心,从而整体平衡较稳定,在震动的时候挪动的幅度不够。后来的设计改为再增加两只后腿,既可以采用三种支撑方式:

  1)“四点支撑”:四脚匍匐,较稳定,移动幅度小;

  2)“三点支撑”:后脚站立,较稳定,移动幅度较大;

  3)“一点支撑”:尾部独立着地,很不稳定,移动幅度最大。

  在上面的视频中也演示了这三种不同的情况。

  也就是加了两只后腿,看起来就像蚊子了,本机器人“蚊子”的外号也因此而得名。

 

  

 

  在重量一定的情况下,越是不稳定的结构,在震动的影响下移动的幅度越大。不过由于震动采用的器件是带摆锤的马达,在震动的过程中会有一个旋转的趋势,如果采用不稳定的支撑结构时,容易发生原地转动。

  要改变这个情况,则可以:调整震动马达的安装方位

  如果把震动马达从现在平行身体(一字型)的方向改为垂直身体(十字型)的方向安装,则旋转的趋势就会变成向前或者向后的动力,震动时机器人就会由“打转”变为“向前”或“向后”移动。

  如果要改变前进或者是后退,则只要改变马达的电源正负极,即改变马达是顺时针还是逆时针旋转;如果震动马达的摆锤位置不是正好位于机器人身体的中心轴,则还会有略微的转动,但这样动起来的效果更好,还带一点转弯。

 

  

 

  另外,这里提一下,如果改用扁平震动器,则不可避免的一定会出现以上所说的打转的状况,因为扁平震动器其实相当于上面那种震动马达以转轴垂直地面的竖着放的情况,而扁平震动器由于形状所限又不能随意调整安装方位(只能扁平的水平贴在物件的表面),即无法像上面所说情况那样通过改变方位去化解转动的趋势。当然,如果专门追求转动的效果那又是另外的一种思路。

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