昆虫机器人diy详解

一、基本原理

本项目的机器人依靠带偏心摆锤的震动马达发出的震动波进行移动。

本项目虽然驱动原理比较简单，但是由于造型的差异其实分成了三款不同的机器人（分别是Ⅰ型、Ⅱ型、Ⅲ型），而且由于结构的不同也导致运动的规律和效果有所不同。在开始的时候只是实现了基本的随着震动做不规则运动的效果，后来的升级版本中同时也给后面的Ⅱ型和Ⅲ型两款额外增加了一对会发光的眼睛。

1、驱动原理

本项目机器人的动力依靠的是震动波，即用震动器带动整个机器人身体发生震动，在机器人的重量较轻，且支撑不是很平稳的时候，机器人就会发生位置的移动。

这里所谓震动器，其实就是我们手机中实现震机的震动马达，其原理就是通过旋转的马达带动一个位于偏心轮上的摆锤，由于摆锤的重心是位于旋转的轴上的一边，在马达转动的过程中，就会由于摆锤的重量不断循环的在转轴的周围产生一个离心的外力（即：交替忽上忽下、忽左忽右的摆动），从而导致马达的震动。

下图中左边的两个震动马达是在普通马达上接了偏心摆锤，而右边扁平的其实把马达和摆锤融为一体了，效果其实相当于左边马达竖着放而已，只不过结构更紧凑了。本项目的Ⅰ型和Ⅱ型采用的是扁平的震动马达，而Ⅲ型采用的是普通的震动马达。扁平震动马达的震动（幅度）效果不如普通的震动马达，但是扁平震动马达的消耗电流小，有着更强的续航能力可以持续运动的时间更长。

2、电路原理

本项目的电路非常简单，只是一个简单的电学电路，稍微有点物理电学知识的人都可以制作出来。

这里我们采用类似电子表所使用的微型钮扣电池作为机器人的能源；采用手机震机用的震动马达作为动力源；采用LED发光二极管作为发光的眼睛；而控制控制机器人启动的开关则是选择一般的小型选择拨动开关。

需要注意的是，一般的选择拨动开关有三个引脚，其中拨动开关可以使中间的引脚（上图之2）有选择的接通两边（上图之1和3）任意一侧的其中一个引脚。同时，用于做眼睛发光的LED发光二极管的引脚是区分正负极的。

另外提一下，LED发光二极管是有一个启辉电压的，大概是2V多左右，只有供电的电压达到这个值时发光管才会发光。本项目中对于升级版本的机器人，是使用了两只发光二极管作为眼睛的。机器人开始启动的时候，发光二极管是会发光的，当发现其不亮的时候，就是说明电池的电能已经消耗了不少，电池的电压已经下降到发光二极管无法点亮的程度，这种时候震动马达还是会继续震动的。因为震动马达启动的电压并不高，在电池的电压已经下降了很多的程度下震动马达还是可以继续工作。

为方便初学者，下面给出电路的接线图。

其中注意：

1、拨动开关选用1、2两个引脚；

2、LED发光二极管的引脚是区分正负极的，要对应连接到电池的正负电极（下面有说明判别的方法）；

3、钮扣电池的外壳，只有一面金属部分的是负极，整个包住周围以及其中一面的金属部分是正极（见下图所示）。

附：如何判别LED二极管的引脚？

方法1：如果是全新的LED二极管，一般其两个引脚的长度是有区别的，通常长的那个引脚为正极，即电子符号的喇叭口一端；

方法2：LED二极管外壳是透明的，可以透过管壳直接看到里面的电极，连接内部三角形大电极的引脚是负极，另一个连接内部小电极的引脚是正极。

二、准备工作

本项目需要的器材主要包括：PVC线槽、震动马达、钮扣电池/钮扣电池盒、LED发光二极管、拨动开关等。

以下列出本项目主要器材，其中的采购预算，由于有些器材采购时一般是批量的，而本项目中实际使用用不了那么多（剩下的可以留在以后的其他项目上），所以另外加了一项成本折算。

主要的器材都可以从网上购买，基本上我也是通过这个渠道进行采购的，供大家参考。

名称

规格

数量

采购预算/成本折算

来源

用途

PVC线槽

2.5CM宽度

1段

4元 / 0.5元

实体五金店

主要结构材料

震动马达

手机用震动马达

1个

1元

淘宝：旱码头…

动力

钮扣电池盒

CR2032

1个

0.35元

淘宝：jianfei180

电源容器

钮扣电池

CR2032

1片

0.5元

淘宝：珍麦浪

电源

拨动开关

小拨动开关

1个

0.36元

淘宝：jianfei180

电源开关

二极管

LED发光二极管

2个

0.16元

眼睛

合计

6.37元 /2.87元

三、制作过程

以下将按照制作的顺序，全程介绍本项目机器人的制作过程。

3.1、PVCRobot 0号Ⅰ型

这是PVCRobot 0号Ⅰ型机器人的制作过程。Ⅰ型采用的是扁平震动马达。

（1）结构

把PVC材料用剪刀裁好并用尖嘴钳折成下形状，宽度大概和钮扣电池盒的直径相当（下图与钮扣电池盒进行比较，宽度大概1.5CM）。

折好形状后，用笔给两边做如下图的等分标记线。

用剪刀沿着笔迹的线剪开。

再用剪刀剪成六只腿的形状，各脚之间有空隙，脚前端成圆角尖，并用尖嘴钳折成如下形状的六脚底座。

（2）组装

把钮扣电池盒的正极引脚折平。

把钮扣电池盒用502胶水固定在六脚底座上。

如下图所示，再把拨动开关用502胶水粘贴在纽扣电池盒边上突出的一侧 。特别注意：502胶水不能用得过多，只要蘸一点即可，否则的话很容易让胶水渗入拨动开关内部导致开关失效。

同时注意拨动开关的安装位置正好可以而让拨动开关中间的引脚抵到前面被折平的钮扣电池盒的正极引脚，把拨动开关中间的引脚和电池盒的引脚焊接起来。

本款Ⅰ型的机器人的动力采用的是扁平震动马达，将要把震动马达用502胶水固定在机器人的结构上，但是因为502胶水的渗透性特别强，为了防止胶水渗入马达导致马达卡死失效，首先用透明胶布把扁平震动马达如下图所示包裹起来。

然后再用502胶水涂在透明胶布上并固定在底盘上。

按照电路原理图、电路接线图或者下面的焊接示意图，把整个电路焊接好。

装上钮扣电池，打开拨动开关测试是否能够启动。如果无法正常启动，则可以对照电路图检查电路连接是否正确。

（3）展示

完成后的PVCRobot No.0—Ⅰ型。

3.2、PVCRobot 0号Ⅱ型

这是PVCRobot 0号Ⅱ型机器人的制作过程。Ⅱ型与Ⅰ型一样也是采用扁平震动马达，不过就是在底座上有区别。

（1）结构

用剪刀裁出一根长9CM的PVC方条。

用剪刀把方条剪成如下图所示的形状，其中中间没有剪的区域宽度大约是2CM左右。

再用尖嘴钳折成如下图所示的形状，这就是长腿的六足底座。

（2）组装

把钮扣电池盒的正极引脚折平。

本款Ⅱ型的机器人的动力也是采用扁平震动马达，为防止粘贴固定用的502胶水渗入马达导致马达卡死失效，先用透明胶布把扁平震动马达如下图所示包裹起来。

把六足底座的六个脚尖剪成圆尖状，并稍微弯折一下。

再把六足底座用502胶水按照下图的位置贴在钮扣电池盒底上。同时把扁平震动马达用少量502胶水固定在六足底座上。

再用少量502胶水把拨动开关固定在钮扣电池盒突出外侧的地方，特别注意控制502胶水的用量，避免胶水渗入开关导致其失效。

同时把拨动开关的中间引脚与钮扣电池盒被折平的正极引脚焊接在一起，这一点类似Ⅰ型的机器人。

最后按照电路原理图、电路接线图或者下面的焊接示意图把线路焊接好来，并装上钮扣电池、打开拨动开关进行测试，确保能够正常启动。

（3）展示

完成后的PVCRobot No.0—Ⅱ型。

（4）升级

作为升级版本，可以给机器人装上两只LED发光二极管做的眼睛。

直接把LED发光二极管的引脚折弯，对照电路原理图的接法焊接在拨动开关的引脚上。这里是利用LED发光二极管的金属引脚把发光二极管的位置和角度固定好，摆成眼睛的造型。注意LED发光二极管的引脚是区分正负极性的（下图中有标出）。

3.3、PVCRobot 0号Ⅲ型

这是PVCRobot 0号Ⅲ型机器人的制作过程。Ⅲ型的底座结构和Ⅱ是一样的，但是采用的震动马达是不同的。

（1）结构

用剪刀裁出一根长9CM的PVC方条。

用剪刀把方条剪成如下图所示的形状，其中中间没有剪的区域宽度大约是2CM左右。

再用尖嘴钳折成如下图所示的形状，这就是长腿的六足底座。

（2）组装

把钮扣电池盒的正极引脚折平。

本款Ⅲ型的机器人的动力采用普通震动马达，则安装方式需要改变。与扁平震动马达不同，普通的震动马达是圆柱形的，用胶水比较难固定，这里选择的是把震动马达竖立安装在钮扣电池盒的前端突出部，并且透明胶布包住震动马达围绕着电池盒缠上几圈，相当于把震动马达绑在钮扣电池盒前端。因为钮扣电池盒的边缘比较低，透明胶布会高出一截，之后还需要沿着钮扣电池盒边缘用剪刀把多出的透明胶布剪掉。

把六足底座如下图所示用502胶水粘贴在钮扣电池盒的底部。

再如下图用少量的502胶水，把拨动开关粘贴在六足底座上。特别注意控制502胶水的用量，避免胶水渗入开关导致其失效。

最后按照电路原理图、电路接线图或者下面的焊接示意图把线路焊接好来，并装上钮扣电池、打开拨动开关进行测试，确保能够正常启动。

（3）展示

完成后的PVCRobot No.0—Ⅲ型。

（4）升级

作为升级版本，可以给机器人装上两只LED发光二极管做的眼睛。

直接把LED发光二极管的引脚折弯，对照电路原理图的接法焊接在拨动开关的引脚上。

这里LED发光二极管的造型固定是依靠把震动马达绑在电池盒上的透明胶布，原来的透明胶布是绑了好几圈的，这里直接把LED发光二极管的的引脚插入到这些透明胶布的中间层。然后再可以发光二极管从前端部分开始折弯，即摆成眼睛向前的造型。由于LED发光二极管是依靠引脚插在透明胶布中进行造型固定的，所以焊接发光二极管的引脚时要尽量缩短时间，以免温度过高把透明胶布给熔断了。

四、项目总结

本项目是一个最简单的机器人。对于准备入门或刚入门的新手来说，可以通过这个项目做一个热身：

1、开始制作自己的第一个机器人；

2、锻炼动手制作的能力。

本项目的机器人虽说很简单，但是还是建议大家都来动动手。所谓好的开始是成功的一半，通过简单的试手，既可以训练机器人DIY的技术水平，又可增强继续深入参与机器人DIY活动的兴趣和信心，何乐而不为呢？