昆蟲(chóng)機(jī)器人diy詳解

一、基本原理

本項(xiàng)目的機(jī)器人依靠帶偏心擺錘的震動(dòng)馬達(dá)發(fā)出的震動(dòng)波進(jìn)行移動(dòng)。

本項(xiàng)目雖然驅(qū)動(dòng)原理比較簡(jiǎn)單，但是由于造型的差異其實(shí)分成了三款不同的機(jī)器人（分別是Ⅰ型、Ⅱ型、Ⅲ型），而且由于結(jié)構(gòu)的不同也導(dǎo)致運(yùn)動(dòng)的規(guī)律和效果有所不同。在開(kāi)始的時(shí)候只是實(shí)現(xiàn)了基本的隨著震動(dòng)做不規(guī)則運(yùn)動(dòng)的效果，后來(lái)的升級(jí)版本中同時(shí)也給后面的Ⅱ型和Ⅲ型兩款額外增加了一對(duì)會(huì)發(fā)光的眼睛。

1、驅(qū)動(dòng)原理

本項(xiàng)目機(jī)器人的動(dòng)力依靠的是震動(dòng)波，即用震動(dòng)器帶動(dòng)整個(gè)機(jī)器人身體發(fā)生震動(dòng)，在機(jī)器人的重量較輕，且支撐不是很平穩(wěn)的時(shí)候，機(jī)器人就會(huì)發(fā)生位置的移動(dòng)。

這里所謂震動(dòng)器，其實(shí)就是我們手機(jī)中實(shí)現(xiàn)震機(jī)的震動(dòng)馬達(dá)，其原理就是通過(guò)旋轉(zhuǎn)的馬達(dá)帶動(dòng)一個(gè)位于偏心輪上的擺錘，由于擺錘的重心是位于旋轉(zhuǎn)的軸上的一邊，在馬達(dá)轉(zhuǎn)動(dòng)的過(guò)程中，就會(huì)由于擺錘的重量不斷循環(huán)的在轉(zhuǎn)軸的周?chē)a(chǎn)生一個(gè)離心的外力（即：交替忽上忽下、忽左忽右的擺動(dòng)），從而導(dǎo)致馬達(dá)的震動(dòng)。

下圖中左邊的兩個(gè)震動(dòng)馬達(dá)是在普通馬達(dá)上接了偏心擺錘，而右邊扁平的其實(shí)把馬達(dá)和擺錘融為一體了，效果其實(shí)相當(dāng)于左邊馬達(dá)豎著放而已，只不過(guò)結(jié)構(gòu)更緊湊了。本項(xiàng)目的Ⅰ型和Ⅱ型采用的是扁平的震動(dòng)馬達(dá)，而Ⅲ型采用的是普通的震動(dòng)馬達(dá)。扁平震動(dòng)馬達(dá)的震動(dòng)（幅度）效果不如普通的震動(dòng)馬達(dá)，但是扁平震動(dòng)馬達(dá)的消耗電流小，有著更強(qiáng)的續(xù)航能力可以持續(xù)運(yùn)動(dòng)的時(shí)間更長(zhǎng)。

2、電路原理

本項(xiàng)目的電路非常簡(jiǎn)單，只是一個(gè)簡(jiǎn)單的電學(xué)電路，稍微有點(diǎn)物理電學(xué)知識(shí)的人都可以制作出來(lái)。

這里我們采用類(lèi)似電子表所使用的微型鈕扣電池作為機(jī)器人的能源；采用手機(jī)震機(jī)用的震動(dòng)馬達(dá)作為動(dòng)力源；采用LED發(fā)光二極管作為發(fā)光的眼睛；而控制控制機(jī)器人啟動(dòng)的開(kāi)關(guān)則是選擇一般的小型選擇撥動(dòng)開(kāi)關(guān)。

需要注意的是，一般的選擇撥動(dòng)開(kāi)關(guān)有三個(gè)引腳，其中撥動(dòng)開(kāi)關(guān)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(cè)的其中一個(gè)引腳。同時(shí)，用于做眼睛發(fā)光的LED發(fā)光二極管的引腳是區(qū)分正負(fù)極的。

另外提一下，LED發(fā)光二極管是有一個(gè)啟輝電壓的，大概是2V多左右，只有供電的電壓達(dá)到這個(gè)值時(shí)發(fā)光管才會(huì)發(fā)光。本項(xiàng)目中對(duì)于升級(jí)版本的機(jī)器人，是使用了兩只發(fā)光二極管作為眼睛的。機(jī)器人開(kāi)始啟動(dòng)的時(shí)候，發(fā)光二極管是會(huì)發(fā)光的，當(dāng)發(fā)現(xiàn)其不亮的時(shí)候，就是說(shuō)明電池的電能已經(jīng)消耗了不少，電池的電壓已經(jīng)下降到發(fā)光二極管無(wú)法點(diǎn)亮的程度，這種時(shí)候震動(dòng)馬達(dá)還是會(huì)繼續(xù)震動(dòng)的。因?yàn)檎饎?dòng)馬達(dá)啟動(dòng)的電壓并不高，在電池的電壓已經(jīng)下降了很多的程度下震動(dòng)馬達(dá)還是可以繼續(xù)工作。

為方便初學(xué)者，下面給出電路的接線圖。

其中注意：

1、撥動(dòng)開(kāi)關(guān)選用1、2兩個(gè)引腳；

2、LED發(fā)光二極管的引腳是區(qū)分正負(fù)極的，要對(duì)應(yīng)連接到電池的正負(fù)電極（下面有說(shuō)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(fù)極，整個(gè)包住周?chē)约捌渲幸幻娴慕饘俨糠质钦龢O（見(jiàn)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(gè)引腳的長(zhǎng)度是有區(qū)別的，通常長(zhǎng)的那個(gè)引腳為正極，即電子符號(hào)的喇叭口一端；

方法2：LED二極管外殼是透明的，可以透過(guò)管殼直接看到里面的電極，連接內(nèi)部三角形大電極的引腳是負(fù)極，另一個(gè)連接內(nèi)部小電極的引腳是正極。

二、準(zhǔn)備工作

本項(xiàng)目需要的器材主要包括：PVC線槽、震動(dòng)馬達(dá)、鈕扣電池/鈕扣電池盒、LED發(fā)光二極管、撥動(dòng)開(kāi)關(guān)等。

以下列出本項(xiàng)目主要器材，其中的采購(gòu)預(yù)算，由于有些器材采購(gòu)時(shí)一般是批量的，而本項(xiàng)目中實(shí)際使用用不了那么多（剩下的可以留在以后的其他項(xiàng)目上），所以另外加了一項(xiàng)成本折算。

主要的器材都可以從網(wǎng)上購(gòu)買(mǎi)，基本上我也是通過(guò)這個(gè)渠道進(jìn)行采購(gòu)的，供大家參考。

名稱

規(guī)格

數(shù)量

采購(gòu)預(yù)算/成本折算

來(lái)源

用途

PVC線槽

2.5CM寬度

1段

4元 / 0.5元

實(shí)體五金店

主要結(jié)構(gòu)材料

震動(dòng)馬達(dá)

手機(jī)用震動(dòng)馬達(dá)

1個(gè)

1元

淘寶：旱碼頭…

動(dòng)力

鈕扣電池盒

CR2032

1個(gè)

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(dòng)開(kāi)關(guān)

小撥動(dòng)開(kāi)關(guān)

1個(gè)

0.36元

淘寶：jianfei180

電源開(kāi)關(guān)

二極管

LED發(fā)光二極管

2個(gè)

0.16元

眼睛

合計(jì)

6.37元 /2.87元

三、制作過(guò)程

以下將按照制作的順序，全程介紹本項(xiàng)目機(jī)器人的制作過(guò)程。

3.1、PVCRobot 0號(hào)Ⅰ型

這是PVCRobot 0號(hào)Ⅰ型機(jī)器人的制作過(guò)程。Ⅰ型采用的是扁平震動(dòng)馬達(dá)。

（1）結(jié)構(gòu)

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(dāng)（下圖與鈕扣電池盒進(jìn)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(biāo)記線。

用剪刀沿著筆跡的線剪開(kāi)。

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(dòng)開(kāi)關(guān)用502膠水粘貼在紐扣電池盒邊上突出的一側(cè) 。特別注意：502膠水不能用得過(guò)多，只要蘸一點(diǎn)即可，否則的話很容易讓膠水滲入撥動(dòng)開(kāi)關(guān)內(nèi)部導(dǎo)致開(kāi)關(guān)失效。

同時(shí)注意撥動(dòng)開(kāi)關(guān)的安裝位置正好可以而讓撥動(dòng)開(kāi)關(guān)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(dòng)開(kāi)關(guān)中間的引腳和電池盒的引腳焊接起來(lái)。

本款Ⅰ型的機(jī)器人的動(dòng)力采用的是扁平震動(dòng)馬達(dá)，將要把震動(dòng)馬達(dá)用502膠水固定在機(jī)器人的結(jié)構(gòu)上，但是因?yàn)?02膠水的滲透性特別強(qiáng)，為了防止膠水滲入馬達(dá)導(dǎo)致馬達(dá)卡死失效，首先用透明膠布把扁平震動(dòng)馬達(dá)如下圖所示包裹起來(lái)。

然后再用502膠水涂在透明膠布上并固定在底盤(pán)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(gè)電路焊接好。

裝上鈕扣電池，打開(kāi)撥動(dòng)開(kāi)關(guān)測(cè)試是否能夠啟動(dòng)。如果無(wú)法正常啟動(dòng)，則可以對(duì)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(hào)Ⅱ型

這是PVCRobot 0號(hào)Ⅱ型機(jī)器人的制作過(guò)程。Ⅱ型與Ⅰ型一樣也是采用扁平震動(dòng)馬達(dá)，不過(guò)就是在底座上有區(qū)別。

（1）結(jié)構(gòu)

用剪刀裁出一根長(zhǎng)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(méi)有剪的區(qū)域?qū)挾却蠹s是2CM左右。

再用尖嘴鉗折成如下圖所示的形狀，這就是長(zhǎng)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(jī)器人的動(dòng)力也是采用扁平震動(dòng)馬達(dá)，為防止粘貼固定用的502膠水滲入馬達(dá)導(dǎo)致馬達(dá)卡死失效，先用透明膠布把扁平震動(dòng)馬達(dá)如下圖所示包裹起來(lái)。

把六足底座的六個(gè)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(shí)把扁平震動(dòng)馬達(dá)用少量502膠水固定在六足底座上。

再用少量502膠水把撥動(dòng)開(kāi)關(guān)固定在鈕扣電池盒突出外側(cè)的地方，特別注意控制502膠水的用量，避免膠水滲入開(kāi)關(guān)導(dǎo)致其失效。

同時(shí)把撥動(dòng)開(kāi)關(guān)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(diǎn)類(lèi)似Ⅰ型的機(jī)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(lái)，并裝上鈕扣電池、打開(kāi)撥動(dòng)開(kāi)關(guān)進(jìn)行測(cè)試，確保能夠正常啟動(dòng)。

（3）展示

完成后的PVCRobot No.0—Ⅱ型。

（4）升級(jí)

作為升級(jí)版本，可以給機(jī)器人裝上兩只LED發(fā)光二極管做的眼睛。

直接把LED發(fā)光二極管的引腳折彎，對(duì)照電路原理圖的接法焊接在撥動(dòng)開(kāi)關(guān)的引腳上。這里是利用LED發(fā)光二極管的金屬引腳把發(fā)光二極管的位置和角度固定好，擺成眼睛的造型。注意LED發(fā)光二極管的引腳是區(qū)分正負(fù)極性的（下圖中有標(biāo)出）。

3.3、PVCRobot 0號(hào)Ⅲ型

這是PVCRobot 0號(hào)Ⅲ型機(jī)器人的制作過(guò)程。Ⅲ型的底座結(jié)構(gòu)和Ⅱ是一樣的，但是采用的震動(dòng)馬達(dá)是不同的。

（1）結(jié)構(gòu)

用剪刀裁出一根長(zhǎng)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(méi)有剪的區(qū)域?qū)挾却蠹s是2CM左右。

再用尖嘴鉗折成如下圖所示的形狀，這就是長(zhǎng)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(jī)器人的動(dòng)力采用普通震動(dòng)馬達(dá)，則安裝方式需要改變。與扁平震動(dòng)馬達(dá)不同，普通的震動(dòng)馬達(dá)是圓柱形的，用膠水比較難固定，這里選擇的是把震動(dòng)馬達(dá)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(dòng)馬達(dá)圍繞著電池盒纏上幾圈，相當(dāng)于把震動(dòng)馬達(dá)綁在鈕扣電池盒前端。因?yàn)殁o扣電池盒的邊緣比較低，透明膠布會(huì)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(dòng)開(kāi)關(guān)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(kāi)關(guān)導(dǎo)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(lái)，并裝上鈕扣電池、打開(kāi)撥動(dòng)開(kāi)關(guān)進(jìn)行測(cè)試，確保能夠正常啟動(dòng)。

（3）展示

完成后的PVCRobot No.0—Ⅲ型。

（4）升級(jí)

作為升級(jí)版本，可以給機(jī)器人裝上兩只LED發(fā)光二極管做的眼睛。

直接把LED發(fā)光二極管的引腳折彎，對(duì)照電路原理圖的接法焊接在撥動(dòng)開(kāi)關(guān)的引腳上。

這里L(fēng)ED發(fā)光二極管的造型固定是依靠把震動(dòng)馬達(dá)綁在電池盒上的透明膠布，原來(lái)的透明膠布是綁了好幾圈的，這里直接把LED發(fā)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(fā)光二極管從前端部分開(kāi)始折彎，即擺成眼睛向前的造型。由于LED發(fā)光二極管是依靠引腳插在透明膠布中進(jìn)行造型固定的，所以焊接發(fā)光二極管的引腳時(shí)要盡量縮短時(shí)間，以免溫度過(guò)高把透明膠布給熔斷了。

四、項(xiàng)目總結(jié)

本項(xiàng)目是一個(gè)最簡(jiǎn)單的機(jī)器人。對(duì)于準(zhǔn)備入門(mén)或剛?cè)腴T(mén)的新手來(lái)說(shuō)，可以通過(guò)這個(gè)項(xiàng)目做一個(gè)熱身：

1、開(kāi)始制作自己的第一個(gè)機(jī)器人；

2、鍛煉動(dòng)手制作的能力。

本項(xiàng)目的機(jī)器人雖說(shuō)很簡(jiǎn)單，但是還是建議大家都來(lái)動(dòng)動(dòng)手。所謂好的開(kāi)始是成功的一半，通過(guò)簡(jiǎn)單的試手，既可以訓(xùn)練機(jī)器人DIY的技術(shù)水平，又可增強(qiáng)繼續(xù)深入?yún)⑴c機(jī)器人DIY活動(dòng)的興趣和信心，何樂(lè)而不為呢？