世界で最もシンプルなロボットを構築する方法

ロボット工学は恐ろしい分野です。 本当に上手になるためには、物理​​学、コンピューター科学、機械工学、電気工学、システム工学、および高度な数学の平均以上の理解が必要です。 しかし、もしあなたがその知識の一部しか持っていなかったり、さらに悪いことには何も持っておらず、それでもあなたがその分野について学びたいとしたらどうでしょう? まあ、私たちはどこかから始めなければなりません。このガイドは、ハンドツール使用 して独自の信じられないほどシンプルなロボット構築 する控えめな能力を誰でも教えることにより、ロボット工学を分かりやすく説明するように設計されています。

ここで構築するロボットは、最も単純な意味でのロボットです。 環境内の障害物を動き回り、障害物に反応し、必要に応じてモーターを逆回転させ、それを回避します。 おそらく、世界で最も単純なロボットを構築したからといって、産業ラインの自動化や月面クレーターの探索を行うことはないでしょうが、ロボティクスの分野を紹介し、 仕事の後の夕方や週末の午後の楽しいプロジェクトです要するに 、それは構築するのに約50ドルの費用がかかり、楽しみは投資の価値があります。

このロボットはモジュール式であり、ジャンプオフポイントからマシンを変更して、より複雑なタスクを実行したり、目標を念頭に置いて次のロボットを設計したりできます。 子供がいる場合は、このプロジェクトに連れて行ってください。 ガイドの手順に従って問題が発生した場合、より複雑な動作に合わせてロボットをカスタマイズしたい場合、またはこの記事の範囲を大幅に超えたマシンをコミッションまたはビルドしたい場合は、メッセージを送信してください。 アイデアについて議論し、人々がさまざまな用途向けに夢のマシンを構築するのを手伝うことができて、私はいつでも喜んでいます。

ステップ1:必要なツールと資料を一緒に入手する

わかった。 何かを作りたい。

このガイドにはもともと、人気のあるオンラインショッピングサイトのツールや部品へのリンクが含まれており、必要なものをすべて簡単に注文できます。 そのサイトの利用規約に問題がありました。 それらの問題を改善するために、私は代わりにここにリンクを掲示しました

そうは言っても、家の周りに似たようなものがある場合、またはマシンをもう少しカスタマイズしたい場合は、私がリンクしているものとは異なる部品を使用して素晴らしいものを構築することができ、部品を回収するとおそらくお金を節約できます壊れた電子機器や余剰店舗から。 このガイドはリミックスするように設計されており、私が直接お勧めするもの以外の部品の使用について質問があれば喜んで対応します。


必要なツール

ドライバー-ロボットシャーシキットを使用する場合の組み立て用。 キットもナットを使用しているため、プライヤーまたはソケットレンチセットも役立ちますが、指やニードルプライヤーを使用しても問題ありません。

ニードルペンチ、ピンセット、またはピンセット

ワイヤーストリッパー(ハサミの代わりに使用できますが、自分を嫌う可能性があります)

はんだごて(オプション/スキルが必要)

はんだ付け(オプション/はんだごてと能力が必要)

ホットグルーガン

軽量化(熱収縮を使用しているがヒートガンを使用していない場合は、2倍の軽量化を行います。これまでに熱収縮チューブを使用したことがなく、新しいツールにコミットせずに試してみたい場合は、これはかなり安価なオプションです)

必要な部品の 価格は 概算です

1x-400タイポイントブレッドボード-$ 6

1x-2輪駆動ロボットシャーシキット-20ドル

2x-SPDT Microleverスイッチ-$ 10

1x-オス-オスジャンパーリード40パック-$ 5

1x-4本の単三電池ホルダー-$ 6.50

4x-単三電池-$ 3.50

1x-電源スイッチ(オプション-コストを抑えるために、ガイドなしでこれを行わない方法を説明します)-2ドル

2x-ひげを伸ばすためのペーパークリップ

ウィスカーをよりきれいにするための1〜3インチの熱収縮チューブ(オプション)

ステップ2:シャーシを組み立てる

シャーシは、ロボットを一緒に保持する「スケルトン」です。 私の世界で最も単純なロボットのために、最後のステップでリンクしたシャーシキットを購入し、製造元の指示に従って組み立てました。 マニュアルにはいくつかの異なる構成があり、上記の2つのホイールと1つのキャスターをお勧めします。

または、次の条件を満たす限り、独自のシャーシを設計できます。

  • ディファレンシャルドライブ(両サイドに1つのホイール、両方のホイールは地面との接触位置に関して互いに平行ですが、内外にキャンバーすることができます)
  • ブレッドボードはロボットに適合しなければなりません。
  • バッテリーパックはロボットに収まる必要があります-マイクロレバースイッチウィスカー用のスペースを確保してください
  • 今後、より高度なロボットプロジェクトのプラットフォームとして使用する場合は、Arduinoまたは他のマイクロコントローラー用に追加のスペースを残す必要があります。
  • 使用する場合は、電源スイッチ用のスペースを空けてください。

ステップ3:ウィスカを作成してマウントする

世界で最も単純なロボットは、2つのマイクロレバースイッチをひげとして使用して、ロボットが左右に何かを運転していることを知らせ、反対側のモーターを逆回転させて障害物を避けます。

ウィスカセンサーを構築します(これを2回行います)

クリップを曲げて、湾曲したひげを形成します

ウィスカーをマイクロレバースイッチの端にホットグルーします。レバーアームと重なり、スイッチの動作を妨げたり、妨害したりしないように注意してください。

ホット接着剤の上にテープまたは熱収縮チューブを追加して、ペーパークリップとスイッチの間の接続を強化します。 熱収縮チューブを使用している場合は、その下にライターを(動くように)保持してアクティブにする必要があります。 ライターを1つのスペースに長く保持しすぎると、チューブやスイッチのプラスチックハウジングを通して燃えたり溶けたりする可能性があるため、ライターを動かし続けることが重要です。


スイッチへのワイヤの追加

ジャンパーの一端を切断し、切断された端から約0.5インチの絶縁体を剥ぎ取り、むき出しの銅を露出させます。 各スイッチにはこれらのリードのうち3本が必要なので、これを6回行います。 あなたがそれを台無しにするのではなく、それを剥がすのではなく、少しのワイヤを切断しても心配しないでください。 私がリンクした40パックを購入した場合、余分なジャンパーがたくさんあるはずです。

むき出しのワイヤをスイッチの端子の穴に通し、ループバックしてから、ぴったり合うまでひねります。 はんだごてがあり、その使用方法を知っている場合は、この接続ではんだ付けすることをお勧めします。 両方のスイッチの3つの端末すべてに対してこれを行います。

ウィスカをマウントする

左側の障害物を感知するための1つのウィスカーと、右側の障害物を感知するための別のウィスカーが必要です。 私がやったようにそれらをオーバーラップさせるか、オーバーラップさせないことを選択できます(これは混乱を少なくしますが、コーナーやスペースより狭いものに追い込むとロボットが立ち往生する可能性がある死角の可能性がありますウィスカの間)。 ウィスカーを重ねる場合は、それらが互いに擦れないように、何らかの種類のスペーサーを下に置いてください-私は適所に接着した2つのM8ナットを使用しました。

ロボットの正面のどちらの側面でも、ウィスカーの接触部分はモーターの側面の反対側に位置することに注意してください。 納得のいくまでウィスカーの場所で遊んで、シャーシにホットグルーします。

ステップ4:ブレッドボードを取り付ける

ホットグルーまたは両面テープを使用して、ブレッドボードをシャーシのほぼ中央に取り付けます。 すべてがブレッドボードを介して接続されるため、すべてのワイヤがブレッドボードに届くことが重要です。 ひげをかなり後ろに取り付けたので、ブレッドボードのヘッダーの1つを取り外してフィットさせました。 両方のヘッダーを保持することを希望し、同様の不動産問題に直面している場合は、スペーサーを使用してキャスターの上にマウントすることもできます。

ステップ5:バッテリーホルダーの変更と取り付け

バッテリーホルダーを変更する

配線を簡素化してロボットを反転させるには、バッテリーホルダーに電源「タップ」を追加する必要があります。 これを行うには、ジャンパーの一端を切断し、切断された端から約0.5インチの絶縁体を剥ぎ取り、むき出しの銅を露出させます。 真ん中の2つのバッテリーを相互に接続するバッテリーホルダーの金属片の周りに露出した銅をひねります。 方法がわかれば、所定の位置にはんだ付けします。

バッテリーホルダーを取り付ける

バッテリーホルダーを所定の位置に接着剤または両面テープで固定します。 バッテリーホルダーは、シャーシの空きスペースと、パックから出るワイヤの長さ、および希望する位置に応じて、ロボットの下側またはブレッドボードの横に取り付けることができます。 後でマイクロコントローラーを上面に取り付ける余地があるように、私はモーターの下側に私のものを接着しました。 同様の取り付け場所を使用する場合は、車輪が床に触れるのを妨げないようにしてください。また、車輪の1つが破損したり、設計を変更したりした場合、将来のモーター交換が難しくなることを確認してください。

ステップ6:電源スイッチを使用している場合は、電源スイッチを取り付けます

電源スイッチは、簡単に手が届く場所に接着してください。ロボットの通常の動作にぶつかることはありません。 ブレッドボードに到達するのに十分な長さのワイヤがあることを確認してください。

スイッチを使用していない場合は、オスとオスのジャンパのいずれかを「リムーバブルリンク」として使用できます。 取り外し可能なリンクは、ブレッドボード上のスイッチが接続されている場所でロボットをオンまたはオフにするジャンパーを抜き差しすることで機能します。

ステップ7:配線する

ブレッドボードとは何ですか?

前に取り付けたブレッドボードは、後で変更できるようにしたい場合に電気接続を形成するのに適した方法です。 ブレッドボードは、通常、回路をテストしてから、パーフボードまたはプリント回路基板にコミットするために使用されます。 ブレッドボードは、1つの画像に示すように接続を形成するレールで構成されています。


ブレッドボードを配線するにはどうすればよいですか?

ロボットに障害物を回避させるには、写真に示されているように、または電気的に同等の方法でブレッドボードを配線します。 このガイドは初心者を対象としているため、ここでは従来の回路図は含めませんが、コメントで十分なリクエストがあれば可能です。

ロボットの配線を変更することにより、ロボットの動作を変更できます。 十分なリクエストを受け取ったら、世界で最もシンプルなロボットをさまざまな行動に結び付けるためのいくつかの異なる方法を追加することができます。

ステップ8:電源を入れて問題を修正する

それにいくつかのジュースを与えます

バッテリーを入れて、使用している場合は電源スイッチをオンにします。 電源スイッチを使用していない場合は、最後のステップでスイッチが接続されている場所にジャンパー線の1つを置き、ジャンパーのどちらかの端(リムーバブルリンク)をスイッチから出る2本の線の1つと同様に扱います。 このワイヤを接続および切断することにより、実際のスイッチを使用して回避できます。 正しい場所に接続してください。

トラブルシューティング

ロボットが想定どおりに動作しない場合に、ロボットを修正するためのヒントをいくつか紹介します。

  • ロボットがすぐに逆方向に離陸する場合は、周囲の各モーターから赤と黒のワイヤーを切り替えます。
  • ロボットが所定の位置で回転している場合は、反対側の赤と黒のワイヤを交換します(反時計回りの場合は左、時計回りの場合は右)。
  • この時点で、ロボットは机または水平な床を走り回り、その経路にある障害物にぶつかるはずです。
  • ロボットのひげが物に引っかかっている場合は、内側に曲げたり短く留めて、つかみづらくします。
  • 問題があり、それを修正する方法がわからない場合は、私にメッセージを送ってください。空き時間があるときにお手伝いさせていただきます。

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