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[大脑洞] 靠声音飞的微型机器人、半张银行卡大的闪电探测器、... |
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社区公众号记录每周值得分享的创客相关内容,每周五发布~ 机器人靠声音就能飞">微型机器人靠声音就能飞洛桑联邦理工学院做了一批没有电机的微型机器人。机器人身上只有几个中空腔体,外部声源发出对应频率的声音后,腔体发生共振,把空气从小孔里喷出去,机器人也就有了推力。
团队先拿厘米级小船做测试。一条船最多装 3 个腔体,每个腔体对应一个频率。切换声音频率,就能选择让哪个腔体工作,进而控制小船前进或转向。实验中的小船已经能按预设路线自动航行。
再往下缩小,研究人员用高精度 3D 纳米打印做出了飞行版本。其中一个只有约 150 微克,受到超声驱动后可以向上飞;另一个能把叶片带到每分钟 13000 转。
它离我们平时理解的无人机还有很远。声源和控制系统都放在外面,飞行时也离不开超声场。不过,把执行器简化成一个没有活动零件的空腔,确实给微型机器人提供了一种很轻的推进方式。 这个闪电探测器只有半张银行卡大Storm Tracker 的电路板只有 36.5×69 毫米,大约半张银行卡那么大。它用 AS3935 芯片监听雷电产生的无线电脉冲,最远可以估算 40 公里内的雷电距离,再把结果显示在一块 1.54 英寸电子纸上。放进口袋以后,也可以只靠蜂鸣器接收提醒。
这块板比较麻烦的地方,是既要听清 500 kHz 附近的微弱信号,又不能被自己产生的电源噪声干扰。作者给常开部分用了 LDO,磁环天线下方也没有铺铜。墨水屏刷新会产生新的开关噪声,固件干脆在刷新期间暂停雷电检测,等屏幕稳定后再继续监听。
Rev A 样机已经制板并经历过实际雷暴测试。硬件仓库里有 KiCad 工程、BOM、Gerber、STEP 模型和生产文件,资料整理得很齐。待机电流预算约 98 微安,作者估算一块小型单节锂电池可以用上几个月。
当然,这还是一台自制的实验设备,漏报和误报都有可能,不能代替正规天气预警。电子纸在 0℃ 以下也无法刷新,不过蜂鸣器仍然可以报警。 用两束激光给上一层塑料补热FDM 打印件沿 Z 轴受力时,很容易从层纹处裂开。作者在喷头两侧各装了一只小型激光模组,喷嘴经过之前,先给上一层塑料补一点热。新材料挤上去时,两层之间的温差变小,结合也会更充分。
从拉伸测试看,普通 ABS 试件的 Z 向断裂应变约为 X 向的 60%,加入激光预热后最高到了 94%。PLA 也从约 41% 提高到 77.9%。还不能说打印件已经做到了各向同性,但层间差距确实缩小了不少。 这种改装还涉及激光安全,防护外壳、联锁和对应波长的护目措施都得先解决,不能照着视频搭一套裸露装置。 玩具里装进了一台 Game Boy Color费雪的 Lil' Gamer 是一只掌机造型的儿童玩具,按下按钮只会播放灯光和声音。作者拆开以后发现,里面的空间刚好能放下一块 Game Boy Color 主板,于是找来一台屏幕损坏的旧机器当作零件。
Game Boy Color 主板和卡带槽装进外壳后,原来的大按钮、滑块和拨片也都重新接到了主板上。作者另外补了 Start、Select 按键,屏幕换成 AMOLED,电池则支持 USB-C 充电。外壳基本没改样子,卡带也照常从顶部插进去。 这个项目没有模型或完整教程,更多是一次有趣的旧硬件移植。好在成品没有被改成常见的 3D 打印掌机,远看仍是一只玩具,拿起来却真的能玩原版卡带,有点意思。 项目介绍: 自制机器人关节测到了 20 N·m作者正在给步行机器人做一套紧凑、轻量,而且能反向驱动的关节。上一版主要使用 3D 打印件,扭矩到了约 10 N·m 就会损坏。这次主体换成铝合金,自制行星减速器则直接塞进电机定子和转子中间,目标扭矩定在 20 N·m。
行星齿轮和结构件由桌面 CNC 加工,控制板使用 ESP32-S3、DRV8302 和 SimpleFOC。作者还重新绕了电机线圈。本以为增加匝数会带来更大扭矩,第一次测试却还是没过 10 N·m——并联导线减少以后,绕组电阻变大,抵消了前面的改进。 项目介绍: |
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