[如何製作機器人 8] 使用正確的工具

這次推薦的是另一系列非常經典的製作機器人入門教學文章 。一共分成十個單元,每單元介紹一個主題 。我們將陸陸續續和各位分享!

課程目錄

第1課 - 入門
第2課 - 選擇機器人平台
第3課 - 了解制動器
第4課 - 了解微控制器
第5課 - 選擇馬達控制器
第6課 - 控制你的機器人
第7課 - 使用感知器
第8課 - 使用正確的工具
第9課 - 機器人組裝
第10課 - 機器人控制程式編寫

在這個階段,您應該已經擁有了組裝機器人所需要的所有主要組件了,包括制動器,馬達控制器,微控制器,感知器和通訊系統。


現在已經接近組裝階段,您即將會把所有準備好的零件組裝到設計好的機器人骨架裏頭。為此,您需要準備好合適的工具和環境:你的車間/實驗室/山洞等等。

機器人工作室

我們設置了三個可能的機器人工作室可能的場景。選擇需要添加哪些部分到你的工作室取決於您計劃要製作多少個機器人,以及您希望在機器人技術的深入程度。我們以下將會把工作室分成三大類型來介紹,要知道的是工作室絕對不是只有這三個類型; 在現實世界中,你會發現機器人玩家可能擁有來自多個類型工作室的工具,它們甚至還可以給你一個不在列表中的實用工具。

必備工具是為那些有計畫製作幾隻便宜好玩的機器人或心裡已經有些想要製作的機器的入門玩家。這樣的設置價格不到100美元,但不要因為便宜就小看這些工具。如果操作得當,這樣的工作室也可以用來製作專業的機器人。

進階工具適用於雖然還稱不上是"專業",但卻願意在可以用來製造,裝配,測試和故障排除的工具和設備上多投資一點的玩家。

專業工具的對像將利用各種零部件和材料來製作許多先進的機器人和原型的玩家。這種類型的玩家希望完成的原型看起來要盡可能的專業,甚至可能想要量產一些小的成品設計。這樣的工作室設置

常在一些小型機器人公司可以見到。我們沒辦法完全涵蓋這個級別工作室所需的所有工具,不過可以提供大部分需使用的建議。

正如我們所知的,工欲善其事必先利其器,只有你最了解你的需求。接下來,您將找到您的工作室按等級和類型分類的各種工具和材料的建議。

機械工具

必備

  • 小螺絲起子組: 與電子設備工作時,這些小螺絲起子是組裝電子零件必要的工具。不要太用力操作他們 – 這些小尺寸的工具相當脆弱。
  • 普通螺絲起子組: 所有工作室都需要一個多功能或組合式工具組,其中包括平/菲利普和其他螺絲起子。
  • 尖嘴鉗: 一套尖嘴鉗對組裝小零件是非常實用的,除了你的工具箱之外它的價格算是非常便宜。他們不同於普通的鉗子,尤其是它們可以在小範圍內操作。
  • 剝線鉗/切割機: 如果您需要裁剪任何電線,剝線鉗可以節省您的大量時間和精力。剝線鉗若是用得當可以只去除電線包附的絕緣層,不會產生任何扭結或損壞導體。另一個替代的剝線器是一把剪刀,雖然最終的結果可能會一團亂。
  • 其他常用工具: 像是剪刀,尺子,筆,奇異筆,精密剪刀等等(或其他手持式切割工具)。

進階

  • 旋轉工具:(例如Dremel)旋轉工具已被證明是令人難以置信的多用途並可以取代在小規模的工作時大部分需要使用到的動力工具。他們可以切割,鑽,磨,雕刻,拋光等。
  • 鑽頭: 鑽頭是非常的有用 尤其當需要一個更大的孔或使用更硬/更厚的材料。如果您準備進行投資,鑽孔機可以讓您可靠地鑽出完美垂直的孔。
  • 鋸子: 在切割較厚的材料或要做長直的切割時很實用。你可以使用手鋸(雖然你可能需要修邊),帶鋸,台鋸等。
  • 老虎鉗: 當你的工作變得更加複雜時,你可能會需要固定材料和零件來進行加工。老虎鉗是提高機動和品質不可少的工具。

專業

  • 桌上型CNC: 桌上型CNC可以讓你精確的加工塑料金屬和其他材料,並製作複雜的3D形狀。
  • 桌上型車床:(手動)桌上型車床,可以利用各種材料來製作自己的輪轂,軸,墊片,適配器和輪出。數控車床的功能通常是遠超過時計的需求,因為大多數的玩家只需要改改零件的直徑而不需要製作出複雜的形狀。
  • 真空成型機: 真空成型機是用來精確製作您需要複雜的塑料外殼。
  • 金屬折彎機: 當使用金屬板或金屬材料製作機械人的框架或外殼時,可使用金屬折彎機,來獲得精確的和可重複的彎曲。
  • 其他專業工具: 在這個階段,你會很了解對機械工具的需求,並可能需要更專業的工具,如金屬剪切,焊接機,3D打印機等

電動工具

必備

  • 麵包板: 這切麵包完全沒關係。這些電路板被用於輕鬆開發原型電路,而無需焊接。如果你的焊接技術還不夠好或想要快速組裝原型和測試想法,這是很好的工具,讓你不必每次都要重新焊接一個新的電路板。
  • 跳接線: 這些電線和麵包板上的孔位搭配得很精準, 組裝上焊麵包板後不僅外觀漂亮,而且避免出現混亂的電路。
  • 麵包板電源供應器: 當進行電路測試時有一個可靠且易於使用的電源供應器是非常重要的。麵包板電源是提供這些功能中的最便宜的電源。
  • 焊接工具包: 便宜的烙鐵套件包裏有所有幫助你學習焊接和進行簡單電路製作所需的基本零件。
  • 萬用表: 萬用表可以用來測量電壓,電阻,電流,檢查電路是否導通等等功能。如果你知道你將製作數個機器人和電子產品,投資更高品質的萬用表是明智的。
  • 變壓器: 機器人使用的標準電壓包括:3.3V,5V,6V,9V,12V,18V和24V。6V是一個很好的開始,因為它通常是直流齒輪馬達和微控制器的最小電壓,同時也是伺服馬達的最大電壓。變壓器也可以是電池的很好替代品,因為如果需要長時間供電不斷地替換可能非常昂貴。變壓器可以讓您不間斷地操作所製作的機器人,即使可充電電池也是需要充電。

進階

  • 進階電子工作室將設置在基礎工作室之上,並增加以下工具:
  • 可調溫焊台: 基本烙鐵只能使用在基礎應用。具有可互換焊槍頭的變溫烙鐵將允許您能夠更精確且降低燃燒或熔化零件的風險。
  • 焊接用黃銅海綿: 結合了傳統的使用濕海綿擦去多餘焊錫的方法,黃銅海綿可以在不降溫的裝況下清潔烙鐵頭上多於焊錫,讓你可以像忍者一樣快速地來回進行錫焊的動作。
  • 可變電源供應器(用來代替變壓器): 開發複雜的電路和機器人時擁有一個強大而可靠的電源供應器是非常重要的。可變電源供應器允許您測試各種電壓和電流,而不需要麻煩地準備數種不同類型的電池和變壓器。

專業

  • 示波器: 當需要與類比電路或週期訊號打交道時,示波器是非常有用的儀器。
  • 邏輯分析儀: 當需要處理數位信號時,邏輯分析儀就像是一個"數位眼"。它允許您查看和存儲由微控制器生成的數據,並使其更容易對數位電路偵錯。

其他

必備

  • 22號連接線: 在機器人中最常用的金屬電線直徑(表壓)是22號線(0.0254″0.64毫米)。雖然多股線有許多優勢,但單股電線(實心線)可以讓您輕鬆地將其插入接頭和麵包板。
  • 輔助夾: 焊接時,能有一個不怕熱的輔助夾具是非常實用的。輔助夾是一個令人難以置信的有用的工具,因為它可以將PCB和組件固定在適當的位置,讓你進行焊接。
  • 熱溶槍: 熱溶槍很實用,無論你的專業目前是哪個層級,他都只會花你幾錢。從熱溶槍中被擠出的熱熔膠會快速凝固並提供良好的粘黏性。與普通膠水不同,這種膠是三維的,這意味著您可以將他用來當墊片; 膠; 填料物; 或架接等
  • 膠帶: 在機器人中最常需要使用膠帶的是管路和電子零件。電氣膠帶最適合用於電氣部件(因為它不導電),而膠帶最適合用於結構元件。

進階

  • 粗導線: 在建造大型機械,直流馬達將需要更高的電流,因此需要大直徑的電線。型號越低,線越粗,其可以處理的電流越大。
  • 游標卡尺: 除了常規的尺的功能,游標卡尺可以讓你更精確地測量尺寸及直徑(內外)。

軟體

必備

  • CAD SketchUp: 是一個免費的軟體可以用來繪製三維機器人,並有著適當的比例和合適的材質。這可以幫助您確保零件不會干涉,檢查孔的尺寸並在時計製作出零件之前對他做更改設計。歐特克123D是另一個免費的3D CAD(電腦輔助設計)軟件,目標是玩家客戶。雖然它具有許多與Google Sketchup相同的功能,它也具有一些其他有趣的功能,例如基於實體的零件設計,組件,參數化變換和通常在高端CAD程序中看到的其他功能。
  • 程式軟體: 你的第一個程式軟體,應搭配你將使用的微控制器。如果你選擇了一個Arduino微控制器,你應該選擇可以編輯Arduino的軟體 ; 如果你從Parallax選擇了Basic Stamp,你應該選擇PBasic等等。為了使用各種微控制器,你可能想學習一種更低階的程式語言,例如BASIC或C.
  • 電路設計和PCB: 目前市場上提供許多免費的程序,CadSoft公司的EAGLE是比較流行的一種。它包括一個很大的的零件庫,並幫助您將電路圖轉換為PCB。

專業

  • CAD: SolidWorks是做機械設計時,許多選擇的CAD程序,但它肯定不是唯一可用的。在這個級別工作(即使用價值幾千美元的程序),你應該有一個好的想法,以選擇正確的工具(Unigraphics,Catia,ProE等)。
  • CAM: 如果您使用的是CNC工具機,您將需要一個適用的3D繪圖程式,如ProE,AutoCAD,SolidWorks或其他類似的程式。為了將CAD模型轉換為可用的代碼發送到CNC工具機,您需要一個CAM程式。通常您可以直接購買CAD軟體所搭配的CAM程式,或也可以找第三方供應商。

原料

必備

  • 金屬薄板: 這種材料可以容易地用剪刀切割和可彎曲,並能夠根據需要,製作成機器人的框架或其他零件,而不必使用工具機加工成形。
  • 紙板: 品質佳的紙板(厚,但仍可以使用手工工具進行切割)可以很容易地用來製作框架或原型。甚至坊間常見的膠水也可以用來將紙板固定在一起。
  • 薄塑料: 聚丙烯,聚氯乙烯約1/16英吋厚可以切割或鋸來製作更堅硬,更持久的機器人框架。
  • 薄木板: 如果你知道如何處理它木頭是一種非常好用的材料。它可以上螺絲,膠合,砂磨,拋光等等的處理。

進階

  • 塑型土(Polymorph): 塑型土可以讓你在不需要麻煩地製作模具的情況下製作塑膠零件。
  • 金屬板: 如果你有可以切割較厚金屬切削機,鈑金材料是一個很適合製作機器人框架的材料,因為它的耐用性,柔韌性和耐銹。
  • 塑料片: 塑料片是剛性和抗變形能力相當好的材料。對大多數塑料來說, 如果你謹慎小心地切割或鑽削他,製作可以製作出媲美專業的成品

原著: Coleman Benson/譯者: 阿里哥

文章出處: RobotShop

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