自己动手组装机器人.

1、如何制作你自己的独立自组装机器人？本制作项冃将刈曲用于我们的科学研究？ 11的机器 人的每一个细节作详细描述，包括CAD文件、源 代码、纽装指导等等。你-般可以轻易找齐所有 所盂要的材料*垂现我们的实验，或者制作山一 个有趣的玩具。电池端子：2个滚林罩：红色的“滚林罩”町以在混乱的活 劲中避免FJ锁臂飞出。IJ锁劈利滚柱罩部足宽松 地安装在黄色底座的槽中的。电路板：微控制器和简单的屯路板；總离子 电池则在电路板下面。通讯线圈：通讯线圈存其Fifli接口：在电路板和电磁駅动器与通讯线圈之 间的接口铜箔：我们用的足背而有粘性的铜箔，用切 割机切成标特的形状，将它粘在塑料上。线圈和磁诙：国于黄色底朋

2、中的电磁线圈， 以及插入红色闩锁脣的稀土磁铁通讯线圈：下面有通讯线圈，和表而平齐汩锁：別的机器人耍钩住这个机器人的话，就耍靠这个闩锁闩锁钩：抓住其他机辭人所用的闩锁钩底座：激光切削的内烯酸（亚克力）底座。黄色的部分厚度为3/16英寸,丿IJ胶水粘在底部 的厚1/16英寸的透明丙烯酸塑料板上。纟II.装过 程制作印刷电路板（PCB） PCB是通过EaglePCB设计软件进行设il的。Gerber文件可以直接发送 到PCB制作服务，制作出电路板*。还阳上了而 板化的gerber文件-这个版木将机器人的PCB分成了 16块而板，讣制造的效率更高，成木更 低。我们将电路设计得简单而灵活，因为我们在 开

3、始并计划着试用了各种各样的控制算法、执行 机构，以及通讯力式时还没有将机器人的设计力 案最终定下*。我们还需耍让电路既小又轻。我 们在瑕终设计方案小决定采用体积非常小的表 而封装（SMT）元件，并得以把一个微控制器、1()支表示状态的发光二极管、4个用于驱幼执行 机构的场效应晶休管，以及编程/电力接头布置 在了一块25奄米X25亳米的电路板 匕，匕而还 配备了供4个执行机构和4个传感器连接的接触 点。我们试着把电路板做得史小，但那样组装起 來难度就太大了。我们所采取的简单而灵活的策 略得到了很好的效果 -我们后*用多余的电路板又进行了其他3项于此完全无关的制作项 冃。纽装电路。线圈与磁体：电磁

4、线圈被压装在黄色底板上 切出的一f孑1中，而立方形的柿L滋体被压装在 红色的闩锁WPoH锁臂的平衡：H锁期的形状讣它微妙地平 衡在这支点上，1X1此微弱的电磁力就能够让它)- 启或闭合。通讯线圈门锁臂挂钩：用于抓住其他的机器人。它通 常处于“闭锁”位置，从而町以抓住任何碰上它 的机器人。在两个机器人和互进行通讯了以后， 它町以决疋激活电磁诙，将闭锁打开，升起挂钩， 放开那个被抓住的机器人。机器人帶有两个电磁驱动的闩锁。红色的闩 锁愕压装有-个3毫的立方体磁乍失（NdFeB类 型），而黄色的机器人底座压装有一个圆柱线圈。 这些线圈都足根抓以下规格自信制备的：700匝 42 口径的线圈线，长4电,

5、缠绕在一个直径2 电來的轴Ko制作出來的线圈外径人约为4笔, 内径大约为2临*。我们之所以选择这样的线圈 规格是为/能够直接利川机器人的电源來驱动 它们，并且产生适、打的lUMo我们一开始试希在线圈中插入一个磁芯，这样町以让它的功率更 大，但足找们找不到一个可以在线圈断电zn火 去磁件的磁芯，而匸L我们也无法翩转线圈的极件（何个执行机构配备1个场效丿卫晶体管是无法做 到的，得有4个才行）。通讯通讯线圈1：通讯线圈被压装在黄色底座屮。 其顶端与底朋表而齐平。当两个机器人闭锁在一 起时，它们的通讯线圈就会正好旅在一起，虽然 由丁空气曲棍球台山i匕混乱的坏境会讣机器人 发生剧烈的HL HU,因此实际

6、上这两个线圈川能+11 距最多有5亳米。通讯线圈2：存这个标签下而还右另一个通 讯线圈塑料弯片：在黄色底朋上插入一块特殊设计 的塑料弯丿十，让通讯线圈阖定在其中。机构线圈：驱劲I、锁臂的执行机构线圈铜片:粘贴式的铜片讣电路联通到另一个通 讯线圈上这些机器人利用电感耦介來进行短距离的无线通讯。每个机器人带有4个小（3宅米X2宅米）线圈，各位于四个面上。它们在安装 后与表Ifli齐平，这样一來当两个机器人在一个【何 上适当组合起來之后，两个线圈之间的间距就总 是在儿个亳以内了。我们之询说过要使用的是 简单的8位微控制器，带有1K的RAM,最大模数 采样率为10干赫兹，其总时乍中频率为8兆赫兹。 这

7、其中根木就不盂要数模转换的屯路。因此我怀 疑既然线圈的谐振频率高于模数采样率，而口.我 们无论如何也无法牛成正眩波形，那么它山能无 法发送或接收AM 或者FM 的无线电信号。而口.我 们也没有足够的计算能力來处理这么庞大的快 速傅立叶变换算法（FFT）。因此我们转而意识到 所需娈发送的数据寥窒无儿，所以我们町以讣它 慢慢传输。我们只是简单地通过开关通讯线圈* 发送电磁脉冲信号。每、勺线圈通电或断电时，它 就会生成-道短暂的电磁（EM）脉冲序列，其频 率为共固有频率。周圉任何线圈都会与它形成磁 耦介，并生成相应的脉冲输出。我们只要利用微 控制器的模数转换寻找这些脉冲就行了。由丁脉 冲的频率高丁模

8、数采样频率，所以我们不能扌盲望 检测到何一道脉冲。内此我们发送人量脉冲，并_LL进行大量的检测。这个方案很有效。这足有史 以水垠庞大的 Hack 了！ 一旦往卞气川|棍球台|祈 上何一群这样的机器人到处横冲直撞，整个环境 就变得非常混乱了。我们不断地在软件小添加错 误检测和修正层，瑕终让通讯可洛程度上升到了 50个随机碰扌说单元每小时大约只发生1次错误。 大功告成之后，在两台机器人之IHJ的数Wi f冬输率 为每2秒2比特。那町足比特啊，不足千比持。 这足在假设没有数据发生冲宠或者出现错谋的 怙况下的垠人值了。何个线圈既用丁发送也用T- 接收数抓，内此仃时会发生冲灾，这就需耍电新 发送了。发送

9、数拥大约耗时2()()宅秒，在随机状 况下，由于冲灾而盂耍亟新发送，所以耗时在 2000亳秒的范I苇以内。微控制编程1)列队一群黄色和绿色的机器人将会排列 成黄色的一排与绿色的一排。2)餡渓修正结晶：单个的“种子”晶体将 会以螺旋形式纽成一个完美的黄绿相I川的棋盘。3)感染和車新编程：机器人们一开始便用结晶算法纽介。接着放入一个病毒机器人，它会 对共他机器人注入新的程序，并在晶休! 传播开 *。垠后晶体纽令会散开，这些机器人单元会便 用列队算法排成两排4)DNA 父制：单独的一串机器人(4个、5 个等等)被放入一群自由的机器人Z中。其DNA 通过只有木地状态利木地信息传输的错谋修止 算法以扌旨数增长的速度进行复制就像真买 的DNA复制一样。每个机器人甲元都以含有所仃 算法的代码进行了程序编制。接着，个特殊的 “