太陽(yáng)能陀螺詳細(xì)制作過(guò)程

機(jī)器人的制作一直是電子愛好者感興趣的話題，本文將通過(guò)一段我自己從興趣到入門的親身經(jīng)歷，由淺入深的介紹一組小型機(jī)器人的制作過(guò)程。本文寫給對(duì)機(jī)械電子裝置有濃厚興趣的愛好者。如果你是一名機(jī)電專業(yè)的學(xué)生，看完本文也會(huì)有所啟發(fā)。

首先從一只入門級(jí)的微型機(jī)器人-太陽(yáng)能陀螺開始。它將實(shí)現(xiàn)以下的功能：

1，在陽(yáng)光下自動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn);

2，碰到障礙物后轉(zhuǎn)向;

3，在無(wú)光環(huán)境下靜默。

這是一只最簡(jiǎn)單的全自動(dòng)機(jī)器人，它不像居家電器一樣需要電源開關(guān)，也不需要人來(lái)維護(hù)，可以7*24小時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)。它的壽命取決于運(yùn)轉(zhuǎn)環(huán)境和機(jī)件磨損。太陽(yáng)能電池的設(shè)計(jì)壽命一般為六年，電解電容一般為三年;電機(jī)的磨損，潮濕的環(huán)境的侵蝕，都會(huì)使電子部分失效。制作這個(gè)機(jī)器人所需要的大部分材料可以從廢家電里面獲得，如果使用較高品質(zhì)的材料來(lái)制做，造價(jià)也不會(huì)超過(guò)一頓午餐。

一，工具和材料

工具的選擇是一門學(xué)問(wèn)，使用正確的工具可以事半工倍。下列是必要的基礎(chǔ)工具：

名稱市價(jià)（元）

20W內(nèi)熱烙鐵15

剪刀5

尖嘴鉗20

偏口鉗20

以上都是常用工具，可以在本地電子市場(chǎng)或者淘寶網(wǎng)購(gòu)。為了保證操作安全，電烙鐵還需要配一個(gè)專用的烙鐵架。國(guó)產(chǎn)工具良莠不齊，不順手的工具會(huì)讓你完全沒(méi)有制作心情。選購(gòu)工具盡量多問(wèn)問(wèn)業(yè)內(nèi)人士，網(wǎng)購(gòu)要做好功課再下單。

為了增加制作樂(lè)趣，建議盡量搜集身邊的材料，實(shí)在沒(méi)有再去買。廢電腦、電話、手機(jī)、游戲機(jī)里面都可以拆出有利用價(jià)值的材料。我認(rèn)為，搜集材料的樂(lè)趣等同于創(chuàng)作的樂(lè)趣。

太陽(yáng)能陀螺所需的材料見下表：

名稱數(shù)量

曲別針6枚

微型電機(jī)1只

2200uf電解3只

NPN三極管1只

PNP三極管1只

2.2K電阻1只

閃光LED1只

導(dǎo)線若干

電壓4V以上，電流10ma以上小型太陽(yáng)能電池板1片

洞洞板1片

焊錫絲若干

三極管可以使用常見的小功率塑封管，比如8050，8550對(duì)管。電機(jī)是光驅(qū)倉(cāng)門機(jī)構(gòu)里常見的那種。在市面上有一種環(huán)氧纖維材質(zhì)的薄洞洞板，可以用剪刀直接裁剪，強(qiáng)度好，重量輕。建議大家去買一些回來(lái)，后續(xù)的制作我們都要用到這種洞洞板。

機(jī)器人的線路圖：

這是一個(gè)經(jīng)典的BEAM機(jī)器人太陽(yáng)能引擎，網(wǎng)上可以找到很多相關(guān)資料，這里不再鰲述。特別值得一提的是這個(gè)太陽(yáng)能引擎類似神經(jīng)元的特性：實(shí)體化以后的裝置是一個(gè)基于隨機(jī)振蕩器的閥值設(shè)備，電路有一個(gè)觸發(fā)電壓的上限閾值和關(guān)閉電壓的下限閥值，觸發(fā)和關(guān)閉的周期直接受電機(jī)負(fù)載的影響。在關(guān)閉狀態(tài)，電路又受太陽(yáng)能電池板所接收到的環(huán)境光的影響。它與環(huán)境是一種動(dòng)態(tài)方式的衰變關(guān)系。

現(xiàn)在開始制作太陽(yáng)能陀螺的機(jī)械部分。機(jī)器人不同于純電子線路，它是一個(gè)電子和機(jī)械的結(jié)合體。機(jī)械部分的制作比較考驗(yàn)手工和空間想象能力，這部分是最有趣的，我們的目標(biāo)是在滿足功能的基礎(chǔ)上兼顧美觀。用上述的材料，發(fā)動(dòng)你的頭腦，拼出一只獨(dú)一無(wú)二的機(jī)器人骨架吧。

首先把洞洞板剪切成一片等邊三角形。要求三角形外切圓里面可以放得下三只2200uf電解和微型電機(jī)，放置在中心的電機(jī)和外面包圍的三只電解之間有一定距離，如下圖A所示：

把三根曲別針拉直，首尾銜接彎成一個(gè)圓型外框。圓環(huán)內(nèi)放置儲(chǔ)能電解、電機(jī)和電子部分，太陽(yáng)能電池安置在三角形洞洞板上。這個(gè)圓環(huán)有三個(gè)作用：第一是三只儲(chǔ)能電解負(fù)極的匯流母線;第二是保護(hù)環(huán)內(nèi)的電子核心;第三是利用碰撞造成的重心變化改變機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)方向。

下一步是在洞洞板上焊接電子部分，三只電解的負(fù)極向外輻射延伸出來(lái)，與前面提到的圓環(huán)焊接在一起。如圖B：

用余下的三根曲別針，彎成三個(gè)固定電機(jī)的框架，把電機(jī)包在架子里。注意曲別針卡入電機(jī)螺絲孔里的那一端不要留太長(zhǎng)，否則會(huì)阻礙電機(jī)轉(zhuǎn)子的運(yùn)轉(zhuǎn)。如下圖C，D，E所示：

剩下的工作是最后的總裝。用膠條或者尼龍?jiān)鷰Ч潭ê冒鼑姍C(jī)外框的曲別針，利用這三根曲別針把電機(jī)和電容線路板結(jié)合到一起。這里可以不管電機(jī)的極性，只是最后正反轉(zhuǎn)的區(qū)別。注意電機(jī)軸和電容頂部接觸地面不是在一條水平線上，把制好的骨架平放在桌面上，圓環(huán)應(yīng)該和桌面有一個(gè)傾斜角度，除了電機(jī)主軸，還有兩只電容著地。這樣電路觸發(fā)電機(jī)啟動(dòng)的時(shí)候，機(jī)器人是做弧形運(yùn)動(dòng)的;當(dāng)圓環(huán)在運(yùn)動(dòng)的方向碰到障礙物的時(shí)候，機(jī)器人傾斜的方向就會(huì)改變，著地的電容就會(huì)改變，弧形運(yùn)動(dòng)的方向就跟著改變了。倉(cāng)門電機(jī)的軸比較細(xì)，可以用電線剝下的塑料外皮套在軸上，增加和地面的摩擦力。在每只電容頂部接觸地面的地方，用雙面膠貼上一個(gè)塑料片，起到保護(hù)電容和減少運(yùn)動(dòng)阻力的作用。

如下圖F，G，H：

下圖是最后完成的樣子，為了讓這只機(jī)器人看起來(lái)更像一臺(tái)機(jī)器，我去除了三只電解電容外面的塑料皮，銀光閃閃的很養(yǎng)眼。

調(diào)整技巧，電路和骨架都裝配完畢以后，在陽(yáng)光下測(cè)試。正常的情況是LED閃動(dòng)幾下以后，電機(jī)帶動(dòng)整個(gè)骨架旋轉(zhuǎn)。以下是幾個(gè)可能出現(xiàn)的問(wèn)題和解決辦法：

1，電機(jī)轉(zhuǎn)一下就停止，電路不再觸發(fā)。

電機(jī)靈敏度太高，嘗試在電機(jī)兩端并聯(lián)一根幾十歐姆的電阻。

2，電機(jī)不轉(zhuǎn)，LED也不閃。

太陽(yáng)能電池板的電壓太低;接線錯(cuò)誤。

3，LED常亮，不閃，電路不觸發(fā)。

嘗試用不透明膠布活熱縮管包裹LED。

4，電機(jī)嘶嘶響，但是不轉(zhuǎn)。

儲(chǔ)能電容容量過(guò)大，嘗試減小儲(chǔ)能電容的容量。經(jīng)過(guò)我的實(shí)驗(yàn)，耐壓高，體積大的儲(chǔ)能電容用在這個(gè)機(jī)器人上效果最好。如果你的太陽(yáng)能板和電容都比較大，三根曲別針圈不下它，那么可以增加曲別針的數(shù)量，把外框制成六邊形或者八邊形。圓環(huán)的材料也不一定就是曲別針，其他外觀好看，焊接方便的材料都可以用。也可以用蝶形金屬片、硬盤片來(lái)做外框。