PVCBOT【14号】机械狗·四足爬行机器人   - 机器人 - 博趣

  无线电   专题策划 行业动态 测试测量 单片机 精彩制作 精品套件 基础入门 试阅与下载 往期目录 官方淘宝店 制汇节
当前位置:博趣 -> 无线电 -> 精彩制作 -> 机器人

TOP

PVCBOT【14号】机械狗·四足爬行机器人
发表日期:2012-02-02 08:55:53 来源:PVC-Robot 作者:Plenilune 【 】 浏览:4460次 评论:0
本项目介绍的为四足机器人,与13号的双足机器人还有15号的六足机器人一起,组成了PVCBOT仿生类机器人最典型的“双足、四足、六足”项目组合。本项目机器人之所以称之为机械狗,主要是因为其躯干外型上与美国波士顿公司研制的BigDog运输机器人有点像,就是背上驮着东西的大狗机器人,不过比起BigDog的灵活矫捷,本项目机器人由于缓慢笨拙而只能说是一只笨笨狗,呵呵。

【入门】16、PVC-Robot【14号】机械狗·四足爬行机器人 - PVC-Robot - PVC-Robot

  

  本项目机器人也是分为采用常规电池的A版,以及采用太阳能的B版,以下为视频:

 

 

 本项目套件的淘宝地址http://item.taobao.com/item.htm?id=12437703113(A版)

           http://item.taobao.com/item.htm?id=12568492029(B版)

 

 

 

  一、基本原理

    1.1、运动方式

    1.2、驱动机理

    1.3、电路原理

  二、准备工作

  三、制作过程

    3.1、动力系统

      3.1.1、引擎

      3.1.2、减速箱

    3.2、机械结构

      3.2.1、外壳

      3.2.2、传动

      3.2.3、腿部

      3.2.4、总装

    3.3、PVC-Robot  14号-A版

      3.3.1、电源系统

      3.3.2、效果展示 

    3.4、PVC-Robot  14号-B版

      3.4.1、控制电路

      3.4.2、效果展示

    3.5、调试完善

  四、常见问题

  五、项目总结


 

 

一、基本原理
  本项目的机器人,利用“摆动曲柄滑块机构”原理,把减速电机的旋转运动转换为驱动腿迈步的往复摆动运动,再利用简单连杆结构控制四条腿模拟动物的步态规律进行爬行运动。
  
1、运动方式
  本项目机器人是模仿拥有四条腿动物的爬行运动,其各腿之间协调运动的规律是完全不同的,这个规律我们称其为“步态”,要模仿四足动物的运动,则首先就要了解这个“步态”。
  以下是四足动物爬行步态的分解,以前进方向为例进行说明:
  1、静止时四条腿都是同时着地(本项目机器人省略该状态);
  2、前进时,四条腿分为两组交替运动,对角的两腿为一组,即:左前腿和右后腿为一组,右前腿和左后腿为另一组;
  3、第1组两条腿(左前、右后)往前迈出,第2组两条腿(右前、左后)静止不动但是关节往前弯曲以适应这个躯体中心前移;
  4、第1组两条腿(左前、右后)迈出后静止。
  5、第2组两条腿(右前、左后)往前迈出,第1组两条腿(左前、右后)静止不动但是关节往前弯曲以适应这个躯体中心前移;
  6、两组不断交替……
  如此循环往复,同一时间都保证有一组两条腿着地以保持身体的平衡,并不断往前进。
  这里可能有人会问,仅靠两条腿是否可以保证身体的平衡呢?其实,如果前进时保证一定的速度,虽然同时只有两条腿着地,只能有一个很短暂的平衡,但是由于两组的腿交替速度比较快,总体上也可以让身体保持一个动态的平衡。
  特别说明:如果整体前进的速度很慢,其中一组静止着地的两条腿是无法保持整个身体的平衡的,我们必须还要让第三条腿也着地,即要利用三点确定一个平面——三条腿可以保持稳定平衡的原理。在本项目中,由于机器人的运动速度很慢,两组腿交替迈步的时候,后腿都是着地的,即使是往前迈步的一组,前面的腿是离地迈步的,而后面的腿还是接触地面以“拖步”的方式迈步的
 

【入门】16、PVC-Robot【14号】机械狗·四足爬行机器人 - PVC-Robot - PVC-Robot

 
 
2、驱动机理
  本项目机器人是采用四足爬行的方式运动,对于四足的驱动力量也是有一定要求的,所以与前几个仿生类机器人项目一样都是借助减速电机所具有的“低转速、高扭矩”的特性来实现的。
  与PVC-Robot 11号PVC-Robot 12号机器人驱动双臂以及与PVC-Robot 13号驱动双足类似,本项目机器人四足中的后面两足是主动足,是由减速电机直接驱动的,而采用的减速电机同样也必须要满足两个条件:
  1、拥有足够的动力,能够支撑四足行走;
  2、减速电机左右两侧同轴输出。
  为此,需要利用“蜗杆传动机构”对现有减速电机进行改造,相关方案在前面的项目中也已经进行了详细的阐述,这里不再重复,具体可以点击这里:PVC-Robot 11号——减速机构
 
  本项目机器人实现四足爬行机械结构,其实是和PVC-Robot 12号、PVC-Robot13号类似的“连杆机构”——“摆动曲柄滑块机构”,只不过说这个在PVC-Robot 14号中这个连杆机构驱动四足的后面两足,然后再通过连杆带动前两足联动。相关资料请参考:PVC-Robot 12号——驱动机理PVC-Robot 13号——驱动机理
  下面为摆动曲柄滑块机构应用在本项目中的运动过程示意图。

【入门】16、PVC-Robot【14号】机械狗·四足爬行机器人 - PVC-Robot - PVC-Robot

 
  以下为两种一样的摆动曲柄滑块机构连杆,前者采用了离心圆盘作为转动结构,而后者则采用了曲柄作为转动结构,两者本质是一样。为了加工方便,一般多用后面一种”曲柄“结构(可省掉一个圆盘)。而在本项目中我们采用的也是后面的设计。  

【入门】16、PVC-Robot【14号】机械狗·四足爬行机器人 - PVC-Robot - PVC-Robot

 
  为了机器人能够让两组二足交替向前迈步行走,则“摆动曲柄滑块机构”的安装也比较巧妙,为了直接驱动后面的两足,我们用了左右两套相同的连杆机构,且为同轴的方式安装(同一根转动的轴),但两个连杆的铰链结合部分的位置正好相反,即分别位于转盘一条直径线上的两头,也就是曲柄的位置正好相反,使得左右两套连杆机构在同一时间上运动的状态刚好相反,比如:一个位于最左边的位置的时候另一个正好位于最右边的位置,一个位于最高的位置的时候另一个正好位于最低的位置
  另外,前足通过一个连杆和后足的曲柄相连,同时后足由限位杆控制住摆动的范围。
 

【入门】16、PVC-Robot【14号】机械狗·四足爬行机器人 - PVC-Robot - PVC-Robot

 

  
  曲柄滑块机构直接驱动四足的两个后足,对于两个前足则是通过简单的连杆机构进行联动的。以下为四足通过连杆进行联动的示意图,同一列状态下的两个图为同一时间左右两侧各足的状态。
  特别:两个后足以“拖动”的方式向前迈步(即:都是不离开地面),则可以看到任何时候都有三条腿着地以保持身体平衡。 

【入门】16、PVC-Robot【14号】机械狗·四足爬行机器人 - PVC-Robot - PVC-Robot

 
  
 
3、电路原理
  与之前的几个仿生机器人项目一样,本项目也是分为A版的常规电池版本和B版太阳能版本:A版电路是非常的简单;B版采用与之前的2号到6号以及8号类似、与10号、12号、13号一模一样的太阳能脉动充放电控制电路。
 
 
PVC-Robot 14号-A版
 
  本项目A版机器人的电路原理比较简单,就是直接一组电池连接一个电机,中间通过一个拨动开关来控制电路的通断。 

【入门】16、PVC-Robot【14号】机械狗·四足爬行机器人 - PVC-Robot - PVC-Robot

 

   

【入门】16、PVC-Robot【14号】机械狗·四足爬行机器人 - PVC-Robot - PVC-Robot


 

 

 

PVC-Robot 14号-B版
 
  本项目B版机器人的电路采用的还是那个经典的太阳能脉动充放电控制电路,与10号、12号、13号一样也是属于改良型电路版本,即采用了额定电压为5V的太阳能电池板,整个电路的标准太阳能充电电压由原来的3V变为5V,由此:
  1、为了充分利用电能,电路充电的电压上限需要加大,即原来的一个LED发光二极管变为用两个LED发光二极管,具体见下图中串联在一起使用的两只LED发光二极管;
  2、由于电路电压较高,假如我们项目中使用了功耗比较小的电机在光线较强的情况下,电路放电带动电机转动时,由于电机消耗的电流比较小,导致放电的速度还跟不上充电的速度,这样就会导致电路用于处于一种“半导通”的死循环状态无法正常运行下去,也就是出现了电机开始转了一下之后就再也不转了的情况。(更多相关内容请参见:常见问题
  为了解决这个问题,我们可以考虑在电机两侧并联一个47欧姆的小电阻(色环:黄紫黑金棕),具体见下图中电机两侧用虚线连接的电阻。当然这种情况并不是总会发生(如果采用功耗大一些的电机),只是假如采用本博客对应淘宝店提供的套件,出现这种情况的几率要大一些。(更多相关内容请参见:调试完善) 

【入门】16、PVC-Robot【14号】机械狗·四足爬行机器人 - PVC-Robot - PVC-Robot    

  基本原理如下:
  1)太阳能电池板给电解电容充电,电解电容两端的电压不断上升;
  2)当电路电压达到2个串联在一起的LED二极管的导通电压(4V左右)时,LED二极管导通;
  3)三极管9015的基极从导通的LED二极管获得足够的导通电压,则三极管9015导通;
  4)三极管9015导通后,又使三极管9014的基极获得足够的导通电压,则三极管9014导通;
  5)三极管9014导通后,电机获得电流开始转动;
  6)电机转动,消耗电解电容中存储的电能,电路电压下降;
  7)当电路电压下降到低于2个串联在一起的LED二极管的导通电压(4V左右)时,LED二极管截止;
  8)虽然三极管9015的基极失去了来自LED的导通电压,但是由于此时三极管9014已经导通,导通后的电流除了提供给电机转动之外,还通过电阻分流了一部分重新回到三极管9015的基极(形成一个循环),即三极管的基极还是有足够的导通电压;
  9)当电机继续转动消耗电解电容的电能时,电路电压进一步下降,则即便三极管9014导通后回流给三极管9015基极的电压也无法保证三极管9015继续导通(循环被破坏),则两个三极管都截止,电机停止转动;
  10)电解电容重新充电,继续重复上面的各环节。
 
  简单的说,即:太阳能电池对电解电容充电,当充电量达到由LED二极管设置的充电上限后,则电路开始瞬间放电提供给电机转动;虽然电机转动消耗电能使电压下降至低于LED二极管的下限,但是由于电路存在一个导通循环的机制,仍然会继续放电让电机转动,能够尽可能的把电解电容中存储的电能都消耗掉;消耗完电解电容中的电能后,重新由太阳能电池对其进行充电……如此循环往复
  也可以这样理解:太阳能电池对电解电容进行缓慢充电(太阳能电池的电流比较小),充电达到上限后对电机进行瞬间放电(电机的电流比较大);放电停止的下限比较低,可以比较彻底的把充电的电量消耗完。 
 
  在PVC-Robot 2号机器人的项目中已经对该电路原理进行了更详细的分析,这里不再重复。如果还有不清楚的,或者有兴趣继续了解的,可以点击这里:PVC-Robot 2号 电路原理分析
 
 
   
 
二、准备工作

   本项目需要的器材主要包括:PVC线槽、电机(带减速齿轮箱)、太阳能电池、电池盒、电阻、电解电容、二极管、三极管、螺丝/螺帽等。     

   PVC-Robot 14号A型:

【入门】16、PVC-Robot【14号】机械狗·四足爬行机器人 - PVC-Robot - PVC-Robot

 

   PVC-Robot 14号B型:

【入门】16、PVC-Robot【14号】机械狗·四足爬行机器人 - PVC-Robot - PVC-Robot

    

 

  本项目采用宽度为2.5CM的PVC线槽,另外A版还要有2节7号干电池。 

选项

名称

 规格

数量 

备注 

1

必选

PVC线槽

宽度2.5CM

长度15CM

1个单位

 

2

必选

干电池/充电电池

7

2

A版

3

可选

PCB印刷电路板

太阳能引擎专用

1

B版 

 

 

 

 

 

 

 

  以下列出本项目的其他主要器件:

PVC-Robot 14号 A版

 

名称

 规格

数量 

用途 

1

减速电机

 带齿轮减速箱的微型马达

1

 动力

2

电池盒

 7号电池盒(2节) 

1

 电源

3

拨动开关

 小拨动开关

1

 电源开关

4

电路导线

 /

若干

 电路连接

5

蜗杆

 孔径1.9mm

1

 减速机构

6

齿轮

 孔径1.9mm

1

 减速机构

7

短轴

 铁制长1.2CM,直径1.8mm

1

蜗杆轴

8

长轴

 铁制长4.5CM,直径1.8mm

1

 齿轮

9

曲别针

文具回形针

1

 限位杆

10

M1.2*5螺丝/螺母

 直径1.2mm,长5mm

7

 固定PVC材料

11

M2*10螺丝/螺母

 直径2mm,长10mm

2

曲柄铰链

12

M2*10螺丝/螺母

 直径2mm,长10mm

2

限位螺丝

13

M2*6螺丝/螺母

 直径2mm,长6mm

2

固定电池盒/支架

14

M2螺母

直径2mm

2

 固定曲柄

15

M2螺母

直径2mm

2

固定限位螺丝

16

M3垫片

直径3mm

2

 装饰(眼睛)

17

M2垫片

直径2mm

10

 关节/铰链垫片

 

 

 

 

 

 

PVC-Robot 14号 B版

 

名称

 规格

数量 

用途 

1

减速电机

 带齿轮减速箱的微型马达

1

 动力

2

太阳能电池

 5V

1

 电源

3

电阻

 2.2K(色环:红红黑棕棕)

1

 电子元件

4

电阻

 47Ω(色环:黄紫黑金棕)

1

 调试备用元件

5

电解电容

 4700uf

1

 电子元件

6

二极管

 LED发光二极管

2

 电子元件

7

三极管

 901490151

2

 电子元件 

8

电路板

 电路实验板/万用板/洞洞板

1

 

9

电路导线

 //绿

若干

 电路连接

10

蜗杆

 孔径1.9mm

1

 减速机构

11

齿轮

 孔径1.9mm

1

 减速机构

12

短轴

 铁制长1.2CM,直径1.8mm

1

蜗杆轴

13

长轴

 铁制长4.5CM,直径1.8mm

1

 齿轮

14

曲别针

文具回形针

1

 限位杆

15

M1.2*5螺丝/螺母

 直径1.2mm,长5mm

8

 固定PVC材料

16

M2*10螺丝/螺母

 直径2mm,长10mm

2

曲柄铰链

17

M2*10螺丝/螺母

 直径2mm,长10mm

2

限位螺丝

18

M2*6螺丝/螺母

 直径2mm,长6mm

1

固定支架

19

M2螺母

直径2mm

2

 固定曲柄

20

M2螺母

直径2mm

2

固定限位螺丝

21

M2垫片

直径2mm

10

 关节/铰链垫片

 

 

 

 

 

 本项目套件的淘宝地址http://item.taobao.com/item.htm?id=12437703113(A版)

           http://item.taobao.com/item.htm?id=12568492029(B版)

  
 
 
三、制作过程
  以下将按照制作的顺序,全程介绍本项目机器人的制作过程。
 
3.1、动力系统 
  与前面几个仿生机器人项目一样,本项目的关键之一也是动力系统——减速电机,且也同样是采样蜗杆传动机构原理对现有减速电机进行改造的,相关原理里不再重复说明,有兴趣的可以点击这里了解:PVC-Robot 11号——减速机构
  下面主要对具体实现过程进行详细说明。
  特别注意对现有减速电机的改造,是需要一定的动手能力的,而且需要足够的耐心和细心,否则将有可能功归于溃
  
(1)引擎
  对减速电机的引擎部分的改造,具体工艺请参见:《减速电机双向轴的改造说明》——“标准轴 + 纵向电机”方案——引擎
  完成改造的引擎。
【技巧】减速电机双向轴的改造说明 - PVCBOT - PVC-Robot
 
    
 
(2)减速箱
  对减速电机的减速箱部分的改造,具体工艺参见:《减速电机双向轴的改造说明》——“标准轴 + 纵向电机”方案——减速箱
  完成改造的减速箱。
【技巧】减速电机双向轴的改造说明 - PVCBOT - PVC-Robot
 
  
 
3.2、机械结构 
  下面进行机械结构的制作。
  
(1)外壳
  剪两块长5CM、宽2CM的PVC方块作为外壳。
【入门】16、PVC-Robot【14号】机械狗·四足爬行机器人 - PVC-Robot - PVC-Robot 

  按照图示尺寸裁剪成如下形状。其中开口预留给减速箱的输出轴,两侧的小孔为外壳固定螺丝的安装孔。
【入门】16、PVC-Robot【14号】机械狗·四足爬行机器人 - PVC-Robot - PVC-Robot 

  
(2)传动
  这里先制作曲柄。剪小块的PVC片,双层叠在一起,用M2*10的螺丝打孔穿过并用螺母固定起来。同时挨着M2的螺母再打一个直径1.5mm左右的小孔作为减速箱转轴的安装孔。
【入门】16、PVC-Robot【14号】机械狗·四足爬行机器人 - PVC-Robot - PVC-Robot 
 
  把曲柄套在减速箱的转轴上,中间套一圈透明胶布缠绕而成的限位胶套。同时减速箱输出转轴两侧的曲柄安装位置正好是相反的(如果一侧处于最高位置另一侧就处于最低位置,如果一侧处于最左位置另一侧就处于最右位置)。
  曲柄与转轴的固定依赖502胶水。特别注意:502胶水千万不要滴得过多,以免由于胶水渗透性过强导致粘住其他地方
  在减速箱上也对着外壳的两个安装孔也打好小孔。
【入门】16、PVC-Robot【14号】机械狗·四足爬行机器人 - PVC-Robot - PVC-Robot 

  用M1.2的螺丝/螺母把外壳固定到减速箱上。
【入门】16、PVC-Robot【14号】机械狗·四足爬行机器人 - PVC-Robot - PVC-Robot 
【入门】16、PVC-Robot【14号】机械狗·四足爬行机器人 - PVC-Robot - PVC-Robot 

  在外壳前端边距大约0.5CM的地方,与减速箱转轴同样水平高度的地方,打一个直径2mm左右的小孔,其中两侧的外壳各一个。
【入门】16、PVC-Robot【14号】机械狗·四足爬行机器人 - PVC-Robot - PVC-Robot 

  用M2*10的螺丝/螺母如图所示穿过小孔固定好,即是前足的限位螺丝。
【入门】16、PVC-Robot【14号】机械狗·四足爬行机器人 - PVC-Robot - PVC-Robot  
【入门】16、PVC-Robot【14号】机械狗·四足爬行机器人 - PVC-Robot - PVC-Robot 
【入门】16、PVC-Robot【14号】机械狗·四足爬行机器人 - PVC-Robot - PVC-Robot
 
  
(3)腿部
  剪四根大约长3.5CM、宽0.8CM左右的PVC方条,作为四足。
【入门】16、PVC-Robot【14号】机械狗·四足爬行机器人 - PVC-Robot - PVC-Robot 

  其中两个前足,一侧打一个直径2mm的小孔,中间再打一个直径1.2mm的小孔。
【入门】16、PVC-Robot【14号】机械狗·四足爬行机器人 - PVC-Robot - PVC-Robot 

  后足需要剪开一段槽位。
【入门】16、PVC-Robot【14号】机械狗·四足爬行机器人 - PVC-Robot - PVC-Robot 

  并且在槽位开口的另一侧打一个直径2mm左右的小孔。
【入门】16、PVC-Robot【14号】机械狗·四足爬行机器人 - PVC-Robot - PVC-Robot 

  剪一小块PVC方块,涂上少量502胶水把后足槽位的开口封起来。
【入门】16、PVC-Robot【14号】机械狗·四足爬行机器人 - PVC-Robot - PVC-Robot 
【入门】16、PVC-Robot【14号】机械狗·四足爬行机器人 - PVC-Robot - PVC-Robot 

  前足的限位螺丝上套上4片M2的垫片,把前足装上,并用M2的螺母固定起来。注意:螺母不要拧紧,让前足可以灵活摆动。
【入门】16、PVC-Robot【14号】机械狗·四足爬行机器人 - PVC-Robot - PVC-Robot  
【入门】16、PVC-Robot【14号】机械狗·四足爬行机器人 - PVC-Robot - PVC-Robot 

  在两侧外壳上部与减速箱转轴同一垂直线的位置,各打一个正好对应的小孔,把用尖嘴钳拉直的曲别针穿过其中,作成限位杆。
  在限位杆和小孔接合的地方点上一点502胶水以固定住。
【入门】16、PVC-Robot【14号】机械狗·四足爬行机器人 - PVC-Robot - PVC-Robot 

  用透明胶布缠绕而成的胶套套在限位杆上。注意胶套的长度截取到正好与曲柄上的固定螺母齐平。
【入门】16、PVC-Robot【14号】机械狗·四足爬行机器人 - PVC-Robot - PVC-Robot 

  把后足安装到曲柄上,并且把限位杆套入后足的滑槽中。
【入门】16、PVC-Robot【14号】机械狗·四足爬行机器人 - PVC-Robot - PVC-Robot
  
  
  
(4)总装
  剪两段长4CM、宽0.8CM左右的PVC方条,其中一侧打2MM左右小孔,另一侧打1mm左右的小孔,做成连杆。
【入门】16、PVC-Robot【14号】机械狗·四足爬行机器人 - PVC-Robot - PVC-Robot 

  在限位杆外侧再套一个用透明胶布缠绕而成的胶套。
【入门】16、PVC-Robot【14号】机械狗·四足爬行机器人 - PVC-Robot - PVC-Robot 

  把长出的限位杆截断,限位杆前端可以涂上502胶水固定起来。
【入门】16、PVC-Robot【14号】机械狗·四足爬行机器人 - PVC-Robot - PVC-Robot 

  把连杆装上,一侧与后足同轴,另一侧连接前足铰链(前足中间的小孔的位置)。
【入门】16、PVC-Robot【14号】机械狗·四足爬行机器人 - PVC-Robot - PVC-Robot 

  连杆与前足铰链用M1.2的螺丝/螺母固定起来,中间套一个M2的垫片。注意:螺母不要拧紧,让铰链可以灵活转动。
【入门】16、PVC-Robot【14号】机械狗·四足爬行机器人 - PVC-Robot - PVC-Robot 
【入门】16、PVC-Robot【14号】机械狗·四足爬行机器人 - PVC-Robot - PVC-Robot 
【入门】16、PVC-Robot【14号】机械狗·四足爬行机器人 - PVC-Robot - PVC-Robot 
 
  完成机械结构的组装。
【入门】16、PVC-Robot【14号】机械狗·四足爬行机器人 - PVC-Robot - PVC-Robot  

  可以把电池用导线直接连接减速电机,让其转动起来。然后看整体机械结构动作是否协调,如果没有问题,则把各关节螺母稍微放松一点,用类似牙签的小棍子蘸一点502胶水,把螺母与螺丝前端部分固定起来,这样螺母就不会松动脱落。特别注意:502胶水不能涂得过多,以免因为胶水的渗透性过强流到其他位置,把整个关节都粘住
【入门】16、PVC-Robot【14号】机械狗·四足爬行机器人 - PVC-Robot - PVC-Robot
  
 
 
3.3、PVC-Robot  14号-A版 
  这是PVC-Robot 14号A版机器人的制作过程,A版的动力系统、机械结构是通用的,具体见前一章节 动力系统机械结构。接下来是是除了动力系统外继续介绍A版其他部分的制作过程。
 
 
  这里,A版的减速箱我们采用了类似PVC-Robot 13号的方式,即在减速箱上以中心位置安装减速电机,具体可以参照:PVC-Robot 13号——制作过程——动力系统——减速箱
 
  在减速箱制作好之后,后面的 机械结构 是类似,按照前面章节的说明制作即可,最终完成的结构如下。  
 
 
(1)电源系统
  本项目A版机器人采用常规电池作为电源。
 
  裁剪一块长5CM、宽1.5CM左右的PVC方块。
【入门】17、PVC-Robot【15号】机械昆虫·六足爬行机器人 - PVC-Robot - PVC-Robot
 
  把PVC方块用尖嘴钳折成如下形状,作为电池盒的支架。【入门】16、PVC-Robot【14号】机械狗·四足爬行机器人 - PVC-Robot - PVC-Robot 
 
  把电池盒支架罩到减速电机上,一侧打一个安装孔,正对减速箱上也打一个安装孔;支架中心再打一个安装孔,是用于固定电池盒的。
【入门】16、PVC-Robot【14号】机械狗·四足爬行机器人 - PVC-Robot - PVC-Robot 
【入门】16、PVC-Robot【14号】机械狗·四足爬行机器人 - PVC-Robot - PVC-Robot 

  先把电池盒中心的安装孔与支架中心的安装孔用M2*6的螺丝/螺母固定起来,并且让电池盒与支架呈90度安装角(否则会挡住支架上另外一个安装孔)。
  电池盒支架与减速箱之间用M2*6的螺丝螺母固定。
【入门】16、PVC-Robot【14号】机械狗·四足爬行机器人 - PVC-Robot - PVC-Robot 

  电池盒支架与减速箱之间的罗螺丝/螺母拧紧后,然后再把电池盒转动到与支架平行的角度。
【入门】16、PVC-Robot【14号】机械狗·四足爬行机器人 - PVC-Robot - PVC-Robot 

  在减速箱后部用少量502胶水把波动开关固定起来。
  特别提醒:由于502胶水渗透性强,干得快,使用时要格外小心,如果没有控制好用量,轻则会把不该粘住的东西粘起来了,严重的有可能会导致器件的损坏报废,一般建议使用前先试一下会不会出水孔过大一次性会滴出过多胶水,必要的时候可以用牙签之类的工具蘸着胶水涂到要粘贴的部位。
【入门】16、PVC-Robot【14号】机械狗·四足爬行机器人 - PVC-Robot - PVC-Robot 
 
 
  根据电路原理图或者焊接示意图,把电路连接好。

【入门】16、PVC-Robot【14号】机械狗·四足爬行机器人 - PVC-Robot - PVC-Robot

 
 
【入门】16、PVC-Robot【14号】机械狗·四足爬行机器人 - PVC-Robot - PVC-Robot 
【入门】16、PVC-Robot【14号】机械狗·四足爬行机器人 - PVC-Robot - PVC-Robot 
【入门】16、PVC-Robot【14号】机械狗·四足爬行机器人 - PVC-Robot - PVC-Robot 
 
  电池盒支架我们只是有一端是用螺丝螺母固定在减速箱上的,可能会有些不够稳固,可以把支架抵住减速电机的另一端用透明胶布绑在减速电机上。
【入门】16、PVC-Robot【14号】机械狗·四足爬行机器人 - PVC-Robot - PVC-Robot 

  为了美观,我们把两片M3的垫片用502胶水粘贴到电池盒前端的圆槽里。
【入门】16、PVC-Robot【14号】机械狗·四足爬行机器人 - PVC-Robot - PVC-Robot 
【入门】16、PVC-Robot【14号】机械狗·四足爬行机器人 - PVC-Robot - PVC-Robot
  
  
 
(2)效果展示
  以下是PVC-Robot 14号A版的完成组装后的整体效果。   
【入门】16、PVC-Robot【14号】机械狗·四足爬行机器人 - PVC-Robot - PVC-Robot 
【入门】16、PVC-Robot【14号】机械狗·四足爬行机器人 - PVC-Robot - PVC-Robot 
【入门】16、PVC-Robot【14号】机械狗·四足爬行机器人 - PVC-Robot - PVC-Robot 
【入门】16、PVC-Robot【14号】机械狗·四足爬行机器人 - PVC-Robot - PVC-Robot 
【入门】16、PVC-Robot【14号】机械狗·四足爬行机器人 - PVC-Robot - PVC-Robot 
【入门】16、PVC-Robot【14号】机械狗·四足爬行机器人 - PVC-Robot - PVC-Robot
 
  大小对比。
【入门】16、PVC-Robot【14号】机械狗·四足爬行机器人 - PVC-Robot - PVC-Robot
  
  A型和B型在一起。  
【入门】16、PVC-Robot【14号】机械狗·四足爬行机器人 - PVC-Robot - PVC-Robot
     
  
 
3.4、PVC-Robot  14号-B版 
  这是PVC-Robot 14号B版机器人的制作过程,其中动力系统、机械结构是通用的,具体见之前的章节 动力系统机械结构。接下来是介绍其他部分的制作过程。
 
(1)控制电路
  本项目B版机器人的控制电路和PVC-Robot 2号机器人项目是基本一样的。
 
  特别提示:假如是对于电路焊接不熟悉的初学者,强烈建议先阅读PVCBOT教程的技巧文章:
           《万能洞洞板的手工焊接说明》
           《PCB印刷电路板的焊接说明》

  更多相关资料也可以参考:PVC-Robot 2号电路焊接
 
  特别的:为了适应在原来标准的太阳能脉动充放电电路的新调整(太阳能电池电压增高、两个LED二极管串联使用),则电路焊接上有一些需要特别提请注意的问题。
 
  两个LED串联,原来电路板仅是适合一个LED,则要可以把两个LED如下图所示,按照串联的方式把两个LED二极管的相邻引脚引出并用焊锡焊好,而两个LED二极管的另外引脚则按照电路原理图焊接在电路板上。

【入门】16、PVC-Robot【14号】机械狗·四足爬行机器人 - PVC-Robot - PVC-Robot


  

【入门】15、PVC-Robot【13号】探路者·双足行走机器人 - PVC-Robot - PVC-Robot
  
  焊接好的电路。   
【入门】16、PVC-Robot【14号】机械狗·四足爬行机器人 - PVC-Robot - PVC-Robot 
【入门】16、PVC-Robot【14号】机械狗·四足爬行机器人 - PVC-Robot - PVC-Robot
 
 
  尝试把焊接好的电路板与减速电机、太阳能电池板等连接在一起,正常情况在太阳光下或者高亮度的白炽灯前,减速电机可以有规律的进行间歇转动。
 
  剪一块长7CM、宽1CM左右的PVC方条。
【入门】16、PVC-Robot【14号】机械狗·四足爬行机器人 - PVC-Robot - PVC-Robot 

   把该PVC方条折成如下图所示的形状,做成电路支架。
【入门】16、PVC-Robot【14号】机械狗·四足爬行机器人 - PVC-Robot - PVC-Robot 
 
  把控制电路板用M1.2螺丝/螺母固定在支架上。
【入门】16、PVC-Robot【14号】机械狗·四足爬行机器人 - PVC-Robot - PVC-Robot 

  支架另一侧打一个孔用M2*6的螺丝穿过。
【入门】16、PVC-Robot【14号】机械狗·四足爬行机器人 - PVC-Robot - PVC-Robot 

  把支架用M2*6螺丝/螺母固定在减速箱上。
【入门】16、PVC-Robot【14号】机械狗·四足爬行机器人 - PVC-Robot - PVC-Robot 
【入门】16、PVC-Robot【14号】机械狗·四足爬行机器人 - PVC-Robot - PVC-Robot 
【入门】16、PVC-Robot【14号】机械狗·四足爬行机器人 - PVC-Robot - PVC-Robot 

  支架的一端是用螺丝螺母固定在减速箱上,为了更稳固可以用透明胶布把支架的另一端绑在减速电机上。
【入门】16、PVC-Robot【14号】机械狗·四足爬行机器人 - PVC-Robot - PVC-Robot  
【入门】16、PVC-Robot【14号】机械狗·四足爬行机器人 - PVC-Robot - PVC-Robot 

  把电路板上的导线与太阳能电池连接起来。
  电路板是固定在支架上,而太阳能电池则是固定在电路板上的电解电容上。
【入门】16、PVC-Robot【14号】机械狗·四足爬行机器人 - PVC-Robot - PVC-Robot 

  用透明胶布把太阳能电池捆绑住电解电容。
【入门】16、PVC-Robot【14号】机械狗·四足爬行机器人 - PVC-Robot - PVC-Robot 
【入门】16、PVC-Robot【14号】机械狗·四足爬行机器人 - PVC-Robot - PVC-Robot  
 
 
 
(2)效果展示
  以下是PVC-Robot 14号B版的完成组装后的整体效果。   
【入门】16、PVC-Robot【14号】机械狗·四足爬行机器人 - PVC-Robot - PVC-Robot 
【入门】16、PVC-Robot【14号】机械狗·四足爬行机器人 - PVC-Robot - PVC-Robot 
【入门】16、PVC-Robot【14号】机械狗·四足爬行机器人 - PVC-Robot - PVC-Robot 
【入门】16、PVC-Robot【14号】机械狗·四足爬行机器人 - PVC-Robot - PVC-Robot 
【入门】16、PVC-Robot【14号】机械狗·四足爬行机器人 - PVC-Robot - PVC-Robot 
【入门】16、PVC-Robot【14号】机械狗·四足爬行机器人 - PVC-Robot - PVC-Robot 
【入门】16、PVC-Robot【14号】机械狗·四足爬行机器人 - PVC-Robot - PVC-Robot 
【入门】16、PVC-Robot【14号】机械狗·四足爬行机器人 - PVC-Robot - PVC-Robot
  
  A型和B型在一起。
【入门】16、PVC-Robot【14号】机械狗·四足爬行机器人 - PVC-Robot - PVC-Robot
 
   
 
3.5、调试完善 

1)步态调试

  步态调试是制作多关节机器人的一个重要环节。

  与高级智能的多关节自由控制的机器人不同,本项目机器人的多关节都是直接以机械式的连杆机构实现联动的,所以不用担心各关节之间的协调问题。但是即便如此,我们也需要对机械结构进行调试完善让关节间的联动更顺畅。

  本项目机器人各关节是否协调顺畅,主要还是取决于连杆、限位杆等结构的位置与尺寸是否合理,这些情况我们在机械结构的制作过程中就已经加以重视,尤其是:机械结构——腿部

  通过不断的对机械结构的调整,使得整个机器人能够顺畅的运行起来。

  特别的,假如发现机器人迈步爬行的方向反了,也就是减速电机转动的方向相反了,则只要把连接减速电机的两根导线调换过来连接即可。

 

2)电路调试

  本项目B版机器人对应淘宝店提供的套件,采用的小电机的电流比较小,有可能在太阳光比较强烈的情况下,电机转动了一下就停止了,且电机发出小声的吱吱响,这主要是由于本项目采用的太阳能电池板的电压较高(5V),而电机消耗电流比较小,电路放电的速度赶不上太阳能充电的速度,导致电路一旦导通就无法截止,要解决这个问题可以而在电机两端并联一个几十欧姆的电阻。
  本套件另外选配了一个47欧姆的电阻(色环:黄紫黑金棕),假如出现这样的情况,可以按照如下电路图把47欧姆的电阻并联在电机两端(虚线部分)

【入门】16、PVC-Robot【14号】机械狗·四足爬行机器人 - PVC-Robot - PVC-Robot

 

   具体可以直接把该电阻焊接在电机的两个电极上。 特别注意:该47欧姆电阻(色环:黄紫黑金棕)与2.2k电阻(色环:红红黑棕棕)的色环颜色有明显的区别,千万不要搞混了
【入门】16、PVC-Robot【14号】机械狗·四足爬行机器人 - PVC-Robot - PVC-Robot

    

  
 
四、常见问题
  对于本项目B版机器人的太阳能脉动充放电控制电路,正常情况下,在阳光下测试,电机会有节奏的转一阵、停一阵,注意观察还会发现在电机开始转动的瞬间LED会有一点微光闪动。
 
  针对应用当前的太阳能脉动充放电控制电路制作太阳能动力机器人,以下列出可能存在的问题以及解决的方法: 
 
  1、电机转一下就停止,电路不再触发。
  1)电机内阻太大:如果是小电流的电机,因为内阻比较大,电解电容充电分压在LED两侧的电压较低不足以让LED导通,解决的办法是可以尝试在电机两端并联一个几十欧姆的电阻。
  2)如果是在强烈阳光下存在这个问题,则是太阳能电池板的电压太高以及电机功率较小的原因:太阳能电池板电压高,而电机功率小而消耗的电流也小,电机放电的速度赶不上太阳能充电的速度,导致三级管一旦导通后就无法截止,解决的办法是可以尝试在NPN三级管基极与PNP三极管集电极之间连接一个1k左右的电阻,使三级管导通的条件提高;另外也可以类似第一种情况在电机两端并联一个几十欧姆的电阻,也就是说可以加大放电时的电流,加速放电。该问题具体请参见:调试完善
 
  2、电机一直转动,没有节奏性的转/停。
  1)太阳能电池板的电压太高:尝试多串联一个LED以提高电路充电阈值上限。
 
  3、电机不转,LED也不亮。
  1)太阳能电池板的电压太低:至少要求太阳能电池板额定最高电压能够达到3V;
  2)光线不足:需要在足够的阳光下或者白炽灯下进行测试;
  3)电路错误:检查电路焊接是否正确。

  4、LED常亮,电路不触发。
  1)电路错误:检查电路焊接是否正确。

  5、电机嘶嘶响,但是不转。
  1)储能电解电容容量过大:尝试减小储能电解电容的容量,根据经验一般耐压高、体积大的电解电容用在这个机器人电路上效果最好。
 
  
 
五、项目总结
  本项目是一个典型的案例,通过这个项目我们可以:
 
  1、了解四足爬行的机器人运动方式;
  2、拓展“摆动曲柄滑块机构”这种连杆机构的应用;
  3、学习连杆结构的制作技巧。
 
  本项目重点还是在于机械结构的设计与制作,四足爬行是最较常见和典型的一种动物运动方式,相信很多朋友都希望做一个属于自己的四足机器人吧。
 
 
  本项目套件的淘宝地址http://item.taobao.com/item.htm?id=12437703113(A版)

   http://item.taobao.com/item.htm?id=12568492029(B版)

 > 相关内容:

 
Tags:PVCBOT 机械 爬行 机器人 责任编辑:博趣
】【打印繁体】【投稿】【收藏】 【推荐】【举报】【评论】 【关闭】 【返回顶部
上一篇仿生机器人PVCBOT制作活动体会 下一篇PVCBOT【MPower】微能系列机器人

评论区

已有0位网友发表评论
帐  号: 密码: (如果您还不是博趣会员,欢迎注册)
表  情:
内  容:
网友评论仅供其表达个人看法,并不表明博趣网同意其观点或证实其描述。

赞助商链接

最新文章

热门文章

推荐文章