太陽能動力昆蟲機(jī)器人DIY-可愛的蚊子

在完成上一個以簡單電學(xué)電路為基礎(chǔ)的避障機(jī)器人項目后，我們將進(jìn)行第三個PVC機(jī)器人項目制作。這是一個比較特殊的機(jī)器人，首先其控制電路比上一個項目稍微復(fù)雜了一點(diǎn)，是以電子元器件組成的;其次這個機(jī)器人不再以傳統(tǒng)電池作為電源，而是采用了綠色環(huán)保的太陽能作為能源;另外，這個項目的動力驅(qū)動方式比較特別——以震動的方式進(jìn)行挪動位移。

本項目主要面向?qū)﹄娮与娐酚悬c(diǎn)陌生的初學(xué)者，能夠讓大家初步掌握以電子元器件為基礎(chǔ)的電子制作，了解基礎(chǔ)的電子知識，理解簡單的電路原理，同時掌握基本的電路焊接技巧。如果是對此已經(jīng)非常熟悉的朋友，可以跳過本章節(jié)。

這是一個的以太陽能為能源的特殊移動機(jī)器人，即以太陽能電池為電源，以偏心擺錘馬達(dá)的震動效果作為挪動的動力。

以下為效果視頻，前一段是在燈光(白熾燈)下進(jìn)行測試的效果，后面一段為在陽光下的效果。

因?yàn)轶w型相象，以及震動時的嗡嗡聲，我給本項目的太陽能動力機(jī)器人再起一個外號——曬太陽的蚊子，呵呵。

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一、基本原理

1.1、驅(qū)動原理

1.2、機(jī)械結(jié)構(gòu)

1.3、電路原理

1.3.1、電路符號

1.3.2、電子元件 (電阻、電容、二極管、三級管、震動馬達(dá)、太陽能電池)

1.3.3、原理分析(常規(guī)分析、類比分析)

二、準(zhǔn)備工作

三、制作過程

3.1、電路焊接

3.2、電路測試

3.3、結(jié)構(gòu)制作

3.4、安裝電路板

3.5、震動馬達(dá)

3.6、太陽能電池

3.7、電源開關(guān)

3.8、整機(jī)組裝

3.9、整機(jī)效果

3.10、結(jié)構(gòu)完善

四、效果展示

五、常見問題

六、項目總結(jié)

一、基本原理　　本項目的太陽能機(jī)器人采用太陽能電池作為電源，依靠帶偏心擺錘的震動馬達(dá)發(fā)出的震動波進(jìn)行移動。 1、驅(qū)動原理　　本項目機(jī)器人的動力來自于震動馬達(dá)，這和我們的0號機(jī)器人的驅(qū)動原理是一樣的，具體可以參見這里：PVCRobot 0號機(jī)器人驅(qū)動原理　　這里所謂震動馬達(dá)，其實(shí)就是我們手機(jī)中實(shí)現(xiàn)震機(jī)的震動器，其原理就是通過旋轉(zhuǎn)的馬達(dá)帶動一個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)動的過程中，就會由于擺錘的重量不斷循環(huán)的在轉(zhuǎn)軸的周圍產(chǎn)生一個離心的外力(即：交替忽上忽下、忽左忽右的擺動)，從而導(dǎo)致馬達(dá)的震動。

下圖中左邊的兩個震動馬達(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，只不過結(jié)構(gòu)更緊湊了。

2、機(jī)械結(jié)構(gòu)　　本項目機(jī)器人的結(jié)構(gòu)最開始在設(shè)計的時候是采用“三點(diǎn)支撐”的方式，即：一對前腳，然后尾部(電子元件：電解電容)著地。

后來在實(shí)際測試的時候，發(fā)現(xiàn)由于尾部著地點(diǎn)較遠(yuǎn)，導(dǎo)致重心比較靠中心，從而整體平衡較穩(wěn)定，在震動的時候挪動的幅度不夠。后來的設(shè)計改為再增加兩只后腿，既可以采用三種支撐方式：

1)“四點(diǎn)支撐”：四腳匍匐，較穩(wěn)定，移動幅度小;

2)“三點(diǎn)支撐”：后腳站立，較穩(wěn)定，移動幅度較大;

3)“一點(diǎn)支撐”：尾部獨(dú)立著地，很不穩(wěn)定，移動幅度最大。

在上面的視頻中也演示了這三種不同的情況。

也就是加了兩只后腿，看起來就像蚊子了，本機(jī)器人“蚊子”的外號也因此而得名。

在重量一定的情況下，越是不穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)，在震動的影響下移動的幅度越大。不過由于震動采用的器件是帶擺錘的馬達(dá)，在震動的過程中會有一個旋轉(zhuǎn)的趨勢，如果采用不穩(wěn)定的支撐結(jié)構(gòu)時，容易發(fā)生原地轉(zhuǎn)動。

要改變這個情況，則可以：調(diào)整震動馬達(dá)的安裝方位

如果把震動馬達(dá)從現(xiàn)在平行身體(一字型)的方向改為垂直身體(十字型)的方向安裝，則旋轉(zhuǎn)的趨勢就會變成向前或者向后的動力，震動時機(jī)器人就會由“打轉(zhuǎn)”變?yōu)?ldquo;向前”或“向后”移動。

如果要改變前進(jìn)或者是后退，則只要改變馬達(dá)的電源正負(fù)極，即改變馬達(dá)是順時針還是逆時針旋轉(zhuǎn);如果震動馬達(dá)的擺錘位置不是正好位于機(jī)器人身體的中心軸，則還會有略微的轉(zhuǎn)動，但這樣動起來的效果更好，還帶一點(diǎn)轉(zhuǎn)彎。

另外，這里提一下，如果改用扁平震動器，則不可避免的一定會出現(xiàn)以上所說的打轉(zhuǎn)的狀況，因?yàn)楸馄秸饎悠髌鋵?shí)相當(dāng)于上面那種震動馬達(dá)以轉(zhuǎn)軸垂直地面的豎著放的情況，而扁平震動器由于形狀所限又不能隨意調(diào)整安裝方位(只能扁平的水平貼在物件的表面)，即無法像上面所說情況那樣通過改變方位去化解轉(zhuǎn)動的趨勢。當(dāng)然，如果專門追求轉(zhuǎn)動的效果那又是另外的一種思路。