太陽能陀螺

太陽能陀螺屬于入門級(jí)的微型機(jī)器人，它能在陽光下自動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)，碰到障礙物后可轉(zhuǎn)向，而在無光環(huán)境下則保持靜止。它不像居家電器一樣需要電源開關(guān)控制，也不需要專人維護(hù)，可以24小時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)。

制作這個(gè)機(jī)器人所需要的大部分材料可從廢家電里獲得，如果使用較高品質(zhì)的材料做，造價(jià)也不會(huì)超過一頓午餐。

一、工具和材料

需要的工具有功率為20W的內(nèi)熱烙鐵、剪刀、尖嘴鉗、偏口鉗。為了保證操作安全，電烙鐵還需配備一個(gè)專用的烙鐵架。

所需要的材料有曲別針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以上小型太陽能電池板1片，洞洞板1片，焊錫絲若干。

為了增加制作樂趣，建議盡量搜集身邊的材料，如廢電腦、電話、手機(jī)、游戲機(jī)等被拆解后都能成為有利用價(jià)值的材料。

二、制作過程

太陽能陀螺是一個(gè)經(jīng)典的BEAM機(jī)器人太陽能引擎，網(wǎng)上可以找到很多相關(guān)資料。特別值得一提的是一些有關(guān)太陽能引擎類似神經(jīng)元的特性：實(shí)體化后的裝置是一個(gè)基于隨機(jī)振蕩器的閥值設(shè)備，電路有一個(gè)觸發(fā)電壓的上限閥值和關(guān)閉電壓的下限閥值，觸發(fā)和關(guān)閉的周期受電機(jī)負(fù)載的影響。

在關(guān)閉狀態(tài)，電路又受太陽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)的衰變關(guān)系。

首先制作太陽能陀螺的機(jī)械部分。先把洞洞板剪切成一個(gè)等邊三角形。要求三角形外切圓內(nèi)可放得下三只2200uf電解和微型電機(jī)，放置在中心的電機(jī)和外部包圍的三只電解之間有一定距離，如圖1所示。

圖1

把三根曲別針拉直，首尾銜接彎成一個(gè)圓

形外框。圓環(huán)內(nèi)放置儲(chǔ)能電解、電機(jī)和電子部分，太陽能電池安置在三角形洞洞板上。

該圓環(huán)有三個(gè)作用：一是作為三只儲(chǔ)能電解負(fù)極的匯流母線；二是保護(hù)環(huán)內(nèi)的電子核心；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。

接下來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，與前面提到的圓環(huán)焊接在一起。如圖2。

圖2

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，否則會(huì)阻礙電機(jī)轉(zhuǎn)子的運(yùn)轉(zhuǎn)。如圖3所示。

圖3

最后是總裝工作。用膠條或尼龍?jiān)鷰Ч潭ê冒鼑姍C(jī)外框的曲別針，用這三根曲別針把電機(jī)與電容線路板接合。由于只是最后正反轉(zhuǎn)的區(qū)別，可以不管電機(jī)的極性。

注意電機(jī)軸和電容頂部接觸地面時(shí)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)與桌面有一個(gè)傾斜角度，除電機(jī)主軸還有兩只電容著地。這樣電路觸發(fā)電機(jī)啟動(dòng)時(shí)，機(jī)器人會(huì)做弧形運(yùn)動(dòng)；當(dāng)圓環(huán)在運(yùn)動(dòng)方向碰到障礙物時(shí)，機(jī)器人傾斜的方向就會(huì)改變，著地的電容隨之改變，弧形運(yùn)動(dòng)的方向也跟著變化。

倉門電機(jī)的軸比較細(xì)，可用電線剝下的塑料外皮套在軸上，增加與地面的摩擦力。在每只電容頂部接觸地面處，用雙面膠貼上一個(gè)塑料片，用以保護(hù)電容、減少運(yùn)動(dòng)阻力。

為了讓它看起來更像一臺(tái)機(jī)器，可以去除三只電解和電容外面的塑料皮，使其銀光閃閃，如圖4。

圖4

三、調(diào)試

電路和骨架都裝配完畢后，在陽光下測試。正常情況是LED閃動(dòng)幾下后，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。

太陽能電池板的電壓太低或接線錯(cuò)誤。

3.LED常亮，不閃，電路不觸發(fā)。

嘗試用不透明膠布或熱縮管包裹LED。

4.電機(jī)嘶嘶響，但是不轉(zhuǎn)。

儲(chǔ)能電容容量過大，嘗試減小儲(chǔ)能電容的容量。

如果太陽能板和電容都比較大，三根曲別針圈不下，則可以增加曲別針的數(shù)量，將外框制成六邊形或八邊形。圓環(huán)的材料也不一定用曲別針，其他外觀好看、焊接方便的材料都可以。（據(jù)極客網(wǎng)）