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　　本项目介绍的是太阳能卫星机器人，同样是采用太阳能脉动充放电控制电路，但是却是另外一种全新的运动方式——以陀螺旋转的方式移动，所以又称为太阳能陀螺机器人。

　　如果了解BEAM机器人的朋友，可能对这样造型的机器人已经很熟悉了——三脚支架中的两脚，加上连接电机的底部转盘，总共三点支撑地面，晒会太阳充会电，电机驱动转盘转动再带动机器人移动。

　　一、基本原理
　　       1.1、驱动原理
　　       1.2、机械结构
　　       1.3、电路原理

　　二、准备工作

　　三、制作过程
　　       3.1、电路焊接
　　       3.2、三脚支架
　　       3.3、电 路 板
　　       3.4、电机支架
　　       3.5、整机组装
　　       3.6、整机调试

　　四、效果展示

　　五、扩展完善
　　       5.1、功能扩展
　　       5.2、版本升级

　　六、常见问题

　　七、项目总结

　　从以上插图我们可以看到两种不同的造型，不过原理都是基本一样的，只不过结构上有一点区别(有一个带了碰撞环，这个后面会具体说明)。

　　一、基本原理

　　本项目的机器人的外形像一个人造卫星，是以太阳能电池作为电源，电机驱动底部的转盘转动，从而带动整个机器人移动。由于以自身转动的方式进行移动的，就像一个旋转的陀螺，所以本项目机器人又可称为“陀螺机器人”。

　　1、驱动原理

　　本项目的驱动原理也是比较简单的，主要是电机带动底部的转盘转动——机器人有一个三脚支架，同时只有相邻的某两脚支撑地面，再加上底部连接电机的转盘，“两脚+转盘”——三点支撑地面。电机带动转盘转动，则其中一点转动，另外两点支撑，机器人就可以整体移动。　　

　　2、机械结构

　　本项目机器人有一个三脚支脚，主要有三种情况的结构，稍微通过调整就可以有不同的运行效果。

　　1、如果是三脚支架离地比较高(相对于转盘)，且底部用直径比较小的转盘，则三点平衡比较稳定，每完成一次充电周期后电机转动只能带动转盘转一点距离，一般只能是由一组相邻的双脚交换为下一组相邻的双脚支撑地面，每周期移动的距离比较小。　　

　　2、如果是三脚支架离地过高(相对于转盘)，则三点平衡相当稳定，虽然能够带动机器人移动，但是因为支架过高导致无法交换支撑地面的双脚，就是说一直都是开始运动时默认支撑地面的双脚着地。　　

　　3、如果是三脚支架离地比较低(相对于转盘)，以及底部用直径比较大的转盘，则三点平衡相对不够稳定，每个充电周期后的运行可以接近平滑移动，也就是说每周期移动的距离相对会大一点。　　

　　作为扩展的结构功能，本项目的机器人还可以增加一个“碰撞环”：用PVC剪成细条做一个环，再用三根细条支架固定在周围一圈。本机器人加了“碰撞环”后，如果在转动移动的过程中，碰到障碍物后会有一个反弹转向的效果，之后再继续转动移动(具体见：版本升级)。　　

　　3、电路原理

　　本项目机器人的控制电路和PVC-2号机器人项目基本是一样的——典型的脉动充放电电路。

　　但是两者还是有一点区别：PVC-2号项目的电解电容是一个4700uF，而本项目的电路采用的是三个2200uF的电解电容。

　　三个电解电容并联在一起，其容值就是三个电解电容之和，这样本项目采用的电解电容其实就是6600uF，比PVC-2号的4700uF大一点。对于本脉动充放电电路来说，电解电容的容量越大，储电量就会越大，但充电的时间也会越长，不过放电的时间也会越长，持续运动的时间也会越久。

　　当然，本项目之所以用三个电解电容并联在一起代替原来的一个电解电容，主要还是因为机械结构的需要，即用三脚支架作为平衡支撑的结构。　　

　　基本原理如下：

　　1)太阳能电池板给电解电容充电，电解电容两端的电压不断上升;

　　2)当电路电压达到LED二极管的导通电压(2V左右)时，LED二极管导通;

　　3)三极管9015的基极从导通的LED二极管获得足够的导通电压，则三极管9015导通;

　　4)三极管9015导通后，又使三极管9014的基极获得足够的导通电压，则三极管9014导通;

　　5)三极管9014导通后，电机获得电流开始转动;

　　6)电机转动，消耗电解电容中存储的电能，电路电压下降;

　　7)当电路电压下降到低于LED二极管的导通电压时，LED二极管截止;

　　8)虽然三极管9015的基极失去了来自LED的导通电压，但是由于此时三极管9014已经导通，导通后的电流除了提供给电机转动之外，还通过电阻分流了一部分重新回到三极管9015的基极(形成一个循环)，即三极管的基极还是有足够的导通电压;

　　9)当电机继续转动消耗电解电容的电能时，电路电压进一步下降，则即便三极管9014导通后回流给三极管9015基极的电压也无法保证三极管9015继续导通(循环被破坏)，则两个三极管都截止，电机停止转动;

　　10)电解电容重新充电，继续重复上面的各环节。

　　简单的说，即：太阳能电池对电解电容充电，当充电量达到由LED二极管设置的充电上限后，则电路开始瞬间放电提供给电机转动;虽然电机转动消耗电能使电压下降至低于LED二极管的下限，但是由于电路存在一个导通循环的机制，仍然会继续放电让电机转动，能够尽可能的把电解电容中存储的电能都消耗掉;消耗完电解电容中的电能后，重新由太阳能电池对其进行充电……如此循环往复。

　　也可以这样理解：太阳能电池对电解电容进行缓慢充电(太阳能电池的电流比较小)，充电达到上限后对电机进行瞬间放电(电机的电流比较大);放电停止的下限比较低，可以比较彻底的把充电的电量消耗完。

　　在PVC-Robot 2号机器人的项目中已经对该电路原理进行了更详细的分析，这里不再重复。如果还有不清楚的，或者有兴趣继续了解的，可以点击这里：PVC-Robot 2号 电路原理分析。

　　二、准备工作

　　本项目需要的器材主要包括：PVC线槽、小型电机(马达)、太阳能电池、电阻、电解电容、二极管、三极管、螺丝/螺帽等。　　

　　本项目采用的PVC线槽没有具体的规格要求。

　　以下列出本项目的主要器件：

　　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、电路焊接

　　本项目机器人的控制电路和PVC-Robot 2号机器人项目是一样的，虽然一个是单个的大电解电容，一个是三只并联在一起的小电解电容，但是电路板还是一样的(电解电容可以外接)。　　

　　这是“电路板正面布局图”(无焊点的一面，黑芯蓝点为焊点，蓝色带代表焊点相连)：　　

　　这是“电路板底面布局图”(有焊点的一面，黑芯蓝点为焊点，蓝色带代表焊点相连)：　　

　　选读内容——搭焊：

　　作为尝试或者说作为进阶，也可以省去电路板，直接对电子元件的引脚进行搭焊。

　　因为要围绕电机直接搭焊，为了防止电机的金属外壳把电路给短路了，可以在外壳上包一圈透明胶布。　　

　　直接把电子元件直接焊在电机的电极上。　　

　　焊接好的电路。　　

　　搭焊电路的效果比较有粗放的艺术质感，而且不同的人可能焊接布局的方式不同，最终的效果也都不一样，作为DIY来说会比较有个性。但直接搭焊对于焊接的技巧要求比较高，尤其是稍微复杂一点的电路不好把握好。正因为如此，在我们PVC教程中只是把搭焊作为一个附属的“选修”内容。

　　电路调试

　　特别注意，本项目的太阳能机器人一般只能在太阳下才能运行，而在普通灯光下由于亮度不足将无法正常运行。如果要在室内测试太阳能机器人，由于光线不足就需要借助特别的灯光——可以选择100瓦的白炽灯(在实体五金店中可以很容易买到灯泡和插座)，以代替阳光。(注意：不能用一般日光灯或是节能灯，因为其亮度无法让太阳能电池有足够的输出功率)。　　

　　在白炽灯下，进行电路测试。

　　正常效果，马达会每隔几秒钟转动几下。调整白炽灯与太阳能电池板的距离，查看马达在光线不同时的效果——光线越亮，马达每两次转动的间隔就会越短，如果灯泡贴着太阳能电池板甚至马达会持续转动。

　　3.2、三脚支架

　　用三只电解电容做成三脚支架。

　　先把三只电解电容按下图布局排好。　　

　　把电解电容的引脚折成如下图形状，把三只电解电容的电极分成两层连在一起，注意正极的与正极连一起，负极与负极的连在一起。　　

　　把三只电解电容的电极并联焊在一起。