Срыв во вторник: робот MiPosaur
WowWee MiPosaur - это игрушка для динозавров с балансировкой, в которой много инжиниринга. Давайте разобрать его и заглянуть внутрь.
MiPosaur (так названный в честь своего мобильного перевернутого маятника) - это роботизированная игрушка, которая может реагировать на жесты рук, команды clapping и свой трек-шар (который он может преследовать и играть с ним).
Он абсолютно упакован технологиями и датчиками, поэтому давайте раздираем один и посмотрим, что внутри.
Принимая во внимание MiPoball
Начните с удаления батарейного блока с MiPoBall. MiPoball удерживается вместе с четырьмя резьбовыми винтами. Просто удалите их и разделите две половины шара.
Более резьбовые винты закрепляют две монтажные платы внутри двух половин MiPoball. Выверните винты и монтажные платы, а MiPoball полностью разобран.
Что внутри мяча Мипозавра?
| Компонент | Описание | Стоимость | Больше информации |
|---|---|---|---|
| Чип на борту | Основной микропроцессор | ||
| ИК-светодиод | $ 0, 10 | ||
| AAB54 | Регулятор напряжения | ||
| V3UG | Усилитель с управлением от шины к рельсу | Веб-страница |
Контроллеры MiPoball
Основная функция MiPoball - действовать как ИК-передатчик, передавая сигналы MiPosaur. Он контролируется неизвестным микрочипом, который прикреплен непосредственно к монтажной плате и покрыт эпоксидной смолой (обозначен оранжевым цветом ниже).
Микрочип интерпретирует положение поворотного переключателя (желтый), чтобы выпустить восемь инфракрасных светодиодов (красный), чтобы сигнализировать MiPosaur. Он также использует переключатель наклона (не показан) для обнаружения движения и отключает цепь, если не используется в течение определенного периода времени.
На печатной плате также присутствуют линейные регуляторы напряжения (розовый), op-amp (зеленый) и ассортимент транзисторов, используемых для мигания светодиодов.
Две монтажные платы внутри MiPoball
Подробнее о переключателе выбора
MiPoball имеет шестиселекторный поворотный переключатель, который мигает восемью инфракрасными светодиодами для отправки сообщений удаленно на MiPosaur. Синяя рукоятка соединена с четырьмя контактными стеклоочистителями, которые электрически соединяются с чередой ступенчатых концентрических медных дуг различной длины на печатной плате ниже. Этот метод позволил дизайнерам недорого создать шестипозиционный селекторный переключатель для управления шестью поведением динозавра за долю стоимости встроенного поворотного переключателя.
Снятие MiPosaur
Как и при любом отрыве, начните с удаления источника питания. Тело MiPosaur удерживается вместе с видимыми и скрытыми винтами на правой стороне корпуса. Начните с удаления видимых винтов, а затем выньте синие крышки, чтобы открыть два скрытых винта.
Поднимите правую ногу и сторону тела от остальной части MiPosaur. Осторожно отсоедините провода жгута проводов, которые соединяют правый двигатель и правый датчик вала с основной печатной платой. Основная монтажная плата прикреплена к батарейному отсеку четырьмя винтами. Временно удалите эти четыре винта, чтобы вы могли отключить все разъемы для отдельных разъемов. Соединители имеют цветовую маркировку, поэтому вам не нужно маркировать их для повторной сборки.
Продолжайте удалять все видимые винты, ведущие к вершине головы MiPosaur, где расположены дополнительные схемы.
Смотрите следующее видео:
Что внутри MiPosaur?
| Компонент | Описание | Стоимость | Больше информации |
|---|---|---|---|
| Mic5203-5 (LA50) | Low Drop Out (LDO) 5.0 V регулятор | Техническая спецификация | |
|
Nuvoton NM05716LDN |
Микроконтроллер Nuvoton ARM-M0 | $ 1- $ 2 | Техническая спецификация |
| KNRF51822_A24 | Модуль Bluetooth | $ 5 | Модуль | Техническая спецификация |
| FT24GJ02A | |||
| M688 R993E1 L1333 | |||
| Чип на борту | Гироскоп / акселерометр |
Микроконтроллер NM05716LDN (оранжевый)
Сердцем MiPosaur является микроконтроллер Nuvoton NM05716LDN. Внутри микроконтроллера находится 32-разрядный микропроцессор Arm-Cortex-M0.
В то время как Nuvoton не предлагает спецификацию для данного номера детали на своем веб-сайте, имеются аналогичные спецификации продуктов, примечания к приложениям и SDK. Кроме того, это тот же микроконтроллер, который использовался в MiP Robot, который был взломан и задокументирован в нескольких местах в Интернете, включая Sparkfun, Make и Hackaday. Поэтому, если вы не можете найти ресурсы для MiPosaur, разверните поиск, чтобы включить MiP (Mobile Inverted Pendulum).
5-контактный интерфейс программирования (красный)
Основная монтажная плата MiPosaur относительно хакерская. В верхнем левом углу есть 5-контактный заголовок, который слева направо (GND, ICE_RST, ICE_CLK, ICE_DAT, 3.3V), который позволяет подключать инструмент программирования / отладки JTAGICE (руководство).
Модуль Bluetooth (ярко-зеленый)
Модуль MiPosaur Bluetooth можно использовать для управления MiPosaur. WowWeeLabs был достаточно любезен, чтобы включить полный набор команд в свой репозиторий GitHub для вашего удовольствия от взлома. Например, отправка 0x71, 0x20, 0x0A должна дать указание MiPosaur двигаться вперед с половинной скоростью в течение 70 мс.
Светодиод RGBW (темно-красный)
Светодиод RGBW используется для индикации настроения MiP.
Чип-борд (голубой)
Эпоксидные капли, подобные показанным здесь, показывают, что матрица интегральной схемы была приклеена непосредственно к доске. После того, как штамп прикреплен к нижней плите, провода обычно термосонически закреплены на месте и наносится эпоксидная смола, чтобы защитить ее от повреждений. Обычно это делается как экономичная мера, хотя она также эффективно препятствует обратному проектированию. MiPosaur - самобалансирующийся робот, и в роботе нет гироскопов или акселерометров. Лучше всего предположить, что капля покрывает один такой датчик.
Источник питания (фиолетовый)
Несколько микросхем снабжают MiPosaur мощностью:
- Регулятор с низким выпадением «LA50»
- n "SS12" Выпрямитель барьера Шоттки рядом с немаркированным индуктором
- Другое устройство для поверхностного монтажа, которое, вероятно, является линейным регулятором 3, 0 В, поскольку он подключается непосредственно к одному из трех электролитических конденсаторов на противоположной стороне монтажной платы
Печатная плата
В дополнение к резисторам и конденсаторам на поверхности, которые в наши дни являются повсеместными на печатных платах, большая часть печатной платы состоит из транзисторов, которые выполняют различные функции. Некоторые из транзисторов используются как H-мост для управления двигателями, в то время как другие управляют ИК-светодиодами MiPosaur.
ИК-детектирование
MiPosaur имеет ИК-детекторы в своей голове, которые выполняют несколько функций. Во-первых, они обнаруживают сигналы, отправленные MiPoball, которые сообщают MiPosaur о выполнении различных действий. Во-вторых, они функционируют как детекторы близости. MiPosaur имеет несколько ИК-светодиодов в своей голове, которые передают инфракрасный свет. Когда ваша рука находится рядом с головой MiPosaur, инфракрасный свет от светодиодов отражается от вашей руки и в ИК-детекторах. Это дает обнаружение близости MiPosaur и обнаружение примитивных жестов.
Другие вещи внутри MiPosaur
Динамик и микрофон
У MiPosaur есть динамик, который позволяет ему рычать и создавать другие шумы. Качество звука - это единственное, что мне не нравилось в MiPosaur.
Для обнаружения «хлопания» присутствует микрофон. Clapping создает всплески напряжения внутри микрофона, которые затем усиливаются транзистором для создания цифровых импульсов, которые IC может интерпретировать для управления MiPosaur.
Двигатели и кодеры
MiPosaur балансирует на двух колесах, которые управляются двигателями с оптическими датчиками. Двигатели управляются транзисторами на основной плате, которые, в свою очередь, управляются основной интегральной схемой. К основным приводным валам двигателей относятся квадратурные колесики энкодера и схемы для обеспечения микроконтроллера обратной связью о вращении двигателей.
Анимация Quadrature encoder от Creative Robotics Ltd
Вывод
В MiPosaur есть невероятное количество инженерных решений по цене. И MiPosaur спроектирован таким образом, который позволяет легко разобрать и вернуть обратно. В сочетании с доступным репозиторием GitHub, похоже, что дизайнеры пошли в путь, чтобы позволить MiPosaur взломать, при этом обеспечивая долговечную и легкую по ремонту игрушку.
Спасибо, что проверили этот Teardown вторник! Вернись на следующей неделе еще раз.
Следующий Teardown: Powerline Adapter