太阳能陀螺

太阳能陀螺

太阳能陀螺属于入门级的微型机器人，它能在阳光下自动运转，碰到障碍物后可转向，而在无光环境下则保持静止。它不像居家电器一样需要电源开关控制，也不需要专人维护，可以24小时运转。

制作这个机器人所需要的大部分材料可从废家电里获得，如果使用较高品质的材料做，造价也不会超过一顿午餐。

一、工具和材料

需要的工具有功率为20W的内热烙铁、剪刀、尖嘴钳、偏口钳。为了保证操作安全，电烙铁还需配备一个专用的烙铁架。

所需要的材料有曲别针6枚，微型电机1只，2200uf电解3只，NPN三极管1只，PNP三极管1只，2.2K电阻1只，闪光LED1只，导线若干，电压4V以上、电流10mA以上小型太阳能电池板1片，洞洞板1片，焊锡丝若干。

为了增加制作乐趣，建议尽量搜集身边的材料，如废电脑、电话、手机、游戏机等被拆解后都能成为有利用价值的材料。

二、制作过程

太阳能陀螺是一个经典的BEAM机器人太阳能引擎，网上可以找到很多相关资料。特别值得一提的是一些有关太阳能引擎类似神经元的特性：实体化后的装置是一个基于随机振荡器的阀值设备，电路有一个触发电压的上限阀值和关闭电压的下限阀值，触发和关闭的周期受电机负载的影响。

在关闭状态，电路又受太阳能电池板所接收到的环境光的影响。它与环境是一种动态的衰变关系。

首先制作太阳能陀螺的机械部分。先把洞洞板剪切成一个等边三角形。要求三角形外切圆内可放得下三只2200uf电解和微型电机，放置在中心的电机和外部包围的三只电解之间有一定距离，如图1所示。

图1

把三根曲别针拉直，首尾衔接弯成一个圆

形外框。圆环内放置储能电解、电机和电子部分，太阳能电池安置在三角形洞洞板上。

该圆环有三个作用：一是作为三只储能电解负极的汇流母线；二是保护环内的电子核心；三是利用碰撞造成的重心变化改变机器人的运动方向。

接下来在洞洞板上焊接电子部分，三只电解的负极向外辐射延伸，与前面提到的圆环焊接在一起。如图2。

图2

用余下的三根曲别针弯成三个固定电机的框架，把电机包在架子里。注意，曲别针卡入电机螺丝孔里的那一端不要留太长，否则会阻碍电机转子的运转。如图3所示。

图3

最后是总装工作。用胶条或尼龙扎带固定好包围电机外框的曲别针，用这三根曲别针把电机与电容线路板接合。由于只是最后正反转的区别，可以不管电机的极性。

注意电机轴和电容顶部接触地面时不是在一条水平线上，把制好的骨架平放在桌面上，圆环应与桌面有一个倾斜角度，除电机主轴还有两只电容着地。这样电路触发电机启动时，机器人会做弧形运动；当圆环在运动方向碰到障碍物时，机器人倾斜的方向就会改变，着地的电容随之改变，弧形运动的方向也跟着变化。

仓门电机的轴比较细，可用电线剥下的塑料外皮套在轴上，增加与地面的摩擦力。在每只电容顶部接触地面处，用双面胶贴上一个塑料片，用以保护电容、减少运动阻力。

为了让它看起来更像一台机器，可以去除三只电解和电容外面的塑料皮，使其银光闪闪，如图4。

图4

三、调试

电路和骨架都装配完毕后，在阳光下测试。正常情况是LED闪动几下后，电机带动整个骨架旋转。以下是几个可能出现的问题和解决办法。

1.电机转一下就停止，电路不再触发。

电机灵敏度太高，尝试在电机两端并联一根几十欧姆的电阻。

2.电机不转，LED也不闪。

太阳能电池板的电压太低或接线错误。

3.LED常亮，不闪，电路不触发。

尝试用不透明胶布或热缩管包裹LED。

4.电机嘶嘶响，但是不转。

储能电容容量过大，尝试减小储能电容的容量。

如果太阳能板和电容都比较大，三根曲别针圈不下，则可以增加曲别针的数量，将外框制成六边形或八边形。圆环的材料也不一定用曲别针，其他外观好看、焊接方便的材料都可以。（据极客网）