本項目介紹的是曬太陽的蚊子的第三個遠房親戚——太陽能衞星機器人，同樣是採用太陽能脈動充放電控制電路，但是卻是另外一種全新的運動方式——以陀螺旋轉的方式移動，所以又稱為太陽能陀螺機器人。
如果瞭解BEAM機器人的朋友，可能對這樣造型的機器人已經很熟悉了——三腳支架中的兩腳，加上連接電機的底部轉盤，總共三點支撐地面，曬會太陽充會電，電機驅動轉盤轉動再帶動機器人移動。
從以上插圖我們可以看到兩種不同的造型，不過原理都是基本一樣的，只不過結構上有一點區別（有一個帶了 碰撞環 ，這個後面會具體説明）。
以下為效果視頻，前一段是在燈光（白熾燈）下進行測試的效果（包括帶碰撞環的效果），後面一段為在陽光下的效果。
1 基本原理本項目的機器人的外形像一個人造衞星，是以太陽能電池作為電源，電機驅動底部的轉盤轉動，從而帶動整個機器人移動。由於是以自身轉動的方式進行移動的，就像一個旋轉的陀螺，所以本項目機器人又可稱為“陀螺機器人”。
1.1 驅動原理本項目的驅動原理也是比較簡單的，主要是電機帶動底部的轉盤轉動——機器人有一個三腳支架，同時只有相鄰的某兩腳支撐地面，再加上底部連接電機的轉盤，“兩腳＋轉盤”——三點支撐地面。電機帶動轉盤轉動，則其中一點轉動，另外兩點支撐，機器人就可以整體移動。
1.2 機械結構本項目機器人有一個三腳支腳，主要有三種情況的結構，稍微通過調整就可以有不同的運行效果。
1、如果是三腳支架離地比較高（相對於轉盤），且底部用直徑比較小的轉盤，則三點平衡比較穩定，每完成一次充電週期後電機轉動只能帶動轉盤轉一點距離，一般只能是由一組相鄰的雙腳交換為下一組相鄰的雙腳支撐地面，每週期移動的距離比較小。 2、如果是三腳支架離地過高（相對於轉盤），則三點平衡相當穩定，雖然能夠帶動機器人移動，但是因為支架過高導致無法交換支撐地面的雙腳，就是説一直都是開始運動時默認支撐地面的雙腳着地。 3、如果是三腳支架離地比較低（相對於轉盤），以及底部用直徑比較大的轉盤，則三點平衡相對不夠穩定，每個充電週期後的運行可以接近平滑移動，也就是説每週期移動的距離相對會大一點。作為擴展的結構功能，本項目的機器人還可以增加一個“碰撞環”：用PVC剪成細條做一個環，再用三根細條支架固定在周圍一圈。本機器人加了“碰撞環”後，如果在轉動移動的過程中，碰到障礙物後會有一個反彈轉向的效果，之後再繼續轉動移動（具體見： 版本升級 ）。
1.3 電路原理本項目機器人的控制電路和PVC-2號機器人項目基本是一樣的——典型的脈動充放電電路。
但是兩者還是有一點區別：PVC-2號項目的電解電容是一個4700uF，而本項目的電路採用的是三個2200uF的電解電容。
三個電解電容並聯在一起，其容值就是三個電解電容之和，這樣本項目採用的電解電容其實就是6600uF，比PVC-2號的4700uF大一點。對於本脈動充放電電路來説，電解電容的容量越大，儲電量就會越大，但充電的時間也會越長，不過放電的時間也會越長，持續運動的時間也會越久。
當然，本項目之所以用三個電解電容並聯在一起代替原來的一個電解電容，主要還是因為機械結構的需要，即用三腳支架作為平衡支撐的結構。
基本原理如下：
1）太陽能電池板給電解電容充電，電解電容兩端的電壓不斷上升；2）當電路電壓達到LED二極管的導通電壓（2V左右）時，LED二極管導通；3）三極管9015的基極從導通的LED二極管獲得足夠的導通電壓，則三極管9015導通；4）三極管9015導通後，又使三極管9014的基極獲得足夠的導通電壓，則三極管9014導通；5）三極管9014導通後，電機獲得電流開始轉動；6）電機轉動，消耗電解電容中存儲的電能，電路電壓下降；7）當電路電壓下降到低於LED二極管的導通電壓時，LED二極管截止；8）雖然三極管9015的基極失去了來自LED的導通電壓，但是由於此時三極管9014已經導通，導通後的電流除了提供給電機轉動之外，還通過電阻分流了一部分重新回到三極管9015的基極（形成一個循環），即三極管的基極還是有足夠的導通電壓；9）當電機繼續轉動消耗電解電容的電能時，電路電壓進一步下降，則即便三極管9014導通後迴流給三極管9015基極的電壓也無法保證三極管9015繼續導通（循環被破壞），則兩個三極管都截止，電機停止轉動；10）電解電容重新充電，繼續重複上面的各環節。簡單的説，即：太陽能電池對電解電容充電，當充電量達到由LED二極管設置的充電上限後，則電路開始瞬間放電提供給電機轉動；雖然電機轉動消耗電能使電壓下降至低於LED二極管的下限，但是由於電路存在一個導通循環的機制，仍然會繼續放電讓電機轉動，能夠儘可能的把電解電容中存儲的電能都消耗掉；消耗完電解電容中的電能後，重新由太陽能電池對其進行充電……如此循環往復。
也可以這樣理解：太陽能電池對電解電容進行緩慢充電（太陽能電池的電流比較小），充電達到上限後對電機進行瞬間放電（電機的電流比較大）；放電停止的下限比較低，可以比較徹底的把充電的電量消耗完。
在PVC-Robot 2號機器人的項目中已經對該電路原理進行了更詳細的分析，這裏不再重複。如果還有不清楚的，或者有興趣繼續瞭解的，可以點擊曬太陽的蚊子· 太陽能動力機器人 。
2 準備工作本項目需要的器材主要包括：PVC線槽、小型電機（馬達）、太陽能電池、電阻、電解電容、二極管、三極管、螺絲/螺帽等。
以下列出本項目主要器材，其中的採購預算，由於有些器材採購時一般是批量的，而本項目中實際使用用不了那麼多（剩下的可以留在以後的其他項目上），所以另外加了一項成本折算。
主要的器材都可以從網上購買，我列出了一些淘寶上的網址，基本上我也是通過這個渠道進行採購的，供大家參考。
名稱 規格 數量 採購預算/成本折算 來源 用途 PVC線槽 2.5CM寬度 1段 4元/0.5元 實體五金店 主要結構材料 小電機 微型馬達 1個 3元 淘寶：morehave 動力 太陽能電池 1.5V 2片 2.2元 淘寶：zhiqiang588 電源 電阻 2.2K 1個 8元/0.03元 淘寶：jxpjihao 電子元件 電解電容 2200uf 3個 0.6元 淘寶：東莞創博電子 電子元件 二極管 LED發光二極管（紅/黃/綠） 1個 0.08元 淘寶：lc工作室 電子元件 三極管 9014、9015各1個 2個 4.5元/0.15元 淘寶：jxpjihao 電子元件 電路板 電路板/實驗板/萬用板/洞洞板 1塊 1.5元 淘寶：lm750811 齒輪組 大小兩個可選的底部轉盤 1對 2元 淘寶：morehave 底部轉盤 膠管 自行車氣門芯膠管 1條 0.2元/0.02元 實體五金店 小轉盤“外胎” M1.2*5螺絲 直徑1.2mm，長5mm 1顆 4元/0.04元 淘寶：精隆五金製品有限公司 固定PVC材料 M2*6螺絲 直徑2mm，長6mm，平頭 1顆 2元/0.02元 淘寶：精隆五金製品有限公司 固定PVC材料 M1.2螺母 孔徑1.2mm 1顆 15元/0.15元 淘寶：微型螺絲小王 固定PVC材料 M2螺母 孔徑2mm 合計 1顆 2元/0.02元 49.08元/10.31元 淘寶：精隆五金製品有限公司 固定PVC材料 3 製作過程以下將按照製作的順序，全程介紹本項目機器人的製作過程。
3.1 電路焊接本項目機器人的控制電路和PVC-2號機器人項目是一樣的，雖然一個是單個的大電解電容，一個是三隻並聯在一起的小電解電容，但是電路板還是一樣的（電解電容可以外接）。
關於電路焊接的説明這不再重複，具體請參考PVC-2號機器人項目曬太陽的蚊子· 太陽能動力機器人 。
這是“電路板正面佈局圖”（無焊點的一面，黑芯藍點為焊點，藍色帶代表焊點相連）：
這是“電路板底面佈局圖”（有焊點的一面，黑芯藍點為焊點，藍色帶代表焊點相連）：
選讀內容——搭焊：
作為嘗試或者説作為進階，也可以省去電路板，直接對電子元件的引腳進行搭焊。
因為要圍繞電機直接搭焊，為了防止電機的金屬外殼把電路給短路了，可以在外殼上包一圈透明膠布。
直接把電子元件直接焊在電機的電極上。
焊接好的電路。
搭焊電路的效果比較有粗放的藝術質感，而且不同的人可能焊接佈局的方式不同，最終的效果也都不一樣，作為DIY來説會比較有個性。但直接搭焊對於焊接的技巧要求比較高，尤其是稍微複雜一點的電路不好把握好。正因為如此，在我們PVC教程中只是把搭焊作為一個附屬的“選修”內容。
3.2 三腳支架用三隻電解電容做成三腳支架。
先把三隻電解電容按下圖佈局排好。
把電解電容的引腳折成如下圖形狀，把三隻電解電容的電極分成兩層連在一起，注意正極的與正極連一起，負極與負極的連在一起。
把三隻電解電容的電極並聯焊在一起。
3.3 電路板電子電路是與前幾個項目一樣的太陽能脈動充放電控制電路，作為一個經典的電路基本上可以做成通用電路板，見下圖，其中LED發光二級管這次選擇黃色的。
可以直接把電機的電極與電路板焊接在一起。具體焊接點需要對照之前的電路圖，而且讓電機的位置正好位於電路板中央位置。
對應到以下電路板底面圖中橙色圈所對應的焊點位置，把電機電極直接焊接在電路板上。
焊接好的電路板和電機。
3.4 電機支架用剪刀把PVC材料剪裁併用尖嘴鉗折成一個電機的支架，如下圖所示。
3.5 整機組裝開始整機組裝。
準備好所有的待組裝器件：太陽能電池板、太陽能電池板的支架、電機支架、電機以及電路板。
把電機、電機支架以及太陽能電池板用螺絲固定起來。
把太陽能電池板用雙面膠布固定在支架上，按照電路原理圖把電解電容以及太陽能電池板的電極用電線與電路板連接起來。同時把小齒輪安裝到電機上，並且在小齒輪上套上一截自行車氣門芯膠管（也可以省略）。
在電機支架外露的兩邊各插入一塊PVC方片，同時把電解電容的三腳支架插到電機支架上，並用尖嘴鉗調整三腳支架把電機支架正好夾住，並在兩個方片的靠近太陽能電池板的一側（沒有固定三腳支架的一側）用透明膠布包好，把方片固定在電機支架上。
用502膠水把三腳支架和電機支架粘貼在一起固定好來。
組裝完畢的機器人。
3.6 整機調試完成整機組裝後，需要進行調試。
首先，測試電路是否正常工作，可以在100W白熾燈光下測試電路的充放電控制是否正常，電機是否能夠正常轉動（見視頻中在燈光下的效果）。
然後，調試機械結構，主要還是調試三腳支架的高度/角度。前面機械原理的章節已經提到通過調整三腳支架的高度（相對轉盤）對最終運行效果的影響。因為三腳支架已經粘貼在電機支架上，所以要調整三腳支架的高度，可以把三個電解電容的引腳往底部多折一點。
3.7 最終展示最終效果展示。
3.8 完善擴展除了調整三腳支架可以改變本機器人的最終運行效果外，還可以通過更換底部的轉盤改變運行效果，即可以把底部的小齒輪轉盤改為大齒輪轉盤。（具體可參見視頻中燈光下的大直徑轉盤部分的效果）。
3.9 版本升級作為升級版本，本項目的機器人可以增加一個“碰撞環”：用PVC剪成細條做一個環，再用三根細條支架固定在周圍一圈。安裝了“碰撞環”之後，如果在轉動移動的過程中，碰到障礙物後會有一個反彈轉向的效果，之後再繼續轉動移動。
以下為一個升級版本的光能陀螺，帶“碰撞環”，並且結構部分重新作了設計，定名為“PVC-Robot 5號-Ⅱ型”。具體運行效果可以見上面視頻中碰撞環的部分。
下面簡略的介紹一下製作過程。
材料準備和第一個版本是類似的，電路板也是直接焊接在電機電極上的，不過三個電解電容可以選擇形狀上稍微細長的類型，且引腳不需要很長的那種。
用剪刀和尖嘴鉗把PVC材料加工成如下圖所示的尺寸和形狀，下圖從上到下分別是電機支架、太陽能電池板底板／支架。注意電機支架做成邊長為15mm左右的等邊三角形。
把電機支架夾住電機外殼，並且用透明膠布從支架外圈綁幾圈固定好。
太陽能電池板支架的一端裁好，正好插入電機支架的三角空隙中。
用雙面膠布把太陽能電池板粘貼在太陽能電池板底板上。
把太陽能電池板的底板和支架用M2*6的螺絲/螺母固定起來。
用透明膠布把三個電解電容如下圖所示綁貼在電機支架周圍做成支架，並且給電機裝上小齒輪並在外面套一截自行車氣門心膠管做成底部轉盤（也可以只安裝小齒輪不用氣門芯膠管，運行效果會有不同）。注意電機軸突出要高過三個電解電容的底部，即讓底部轉盤要稍微高過三個電解電容做成的支架。
把PVC裁成細長條，其中一端折一個彎（用於直接插入三角形電機支架的三角空隙中），並且在30mm左右的長度再扭一個彎。
三根細長條都裝到電機支架的三角空隙（在接合部滴入用502膠水），並且都扭了彎，然後如圖所示保留大約90mm的長度。
三根長條如下圖所示彎成互相連接的圓弧，接合部用透明膠布固定。
連接好電路的電線。
完成後的效果。
碰撞環也可以用細一點的金屬絲來做，重量更輕、彈性更好，以下是用單芯銅芯膠皮電線做的碰撞環（也可以考慮用網線內芯的銅線）。為便於區分定名為“PVC-Robot 5號-Ⅲ型”。
用PVC做環的支架，把銅芯電線用502膠水粘貼在支架上。
光能陀螺家族（依次為Ⅱ型、原型、Ⅲ型）。
特別推薦：如果對於全金屬版本的陀螺機器人感興趣的，可以訪問我朋友的博客：微型機器人系列- 太陽能陀螺
4 項目總結本項目是一個以簡單電子元件電路為控制基礎的智能機器人。對於剛入門的朋友，可以通過這個項目：
1、加深脈動充放電控制電路在太陽能驅動應用方面的理解；2、瞭解電容並聯的應用；3、瞭解太陽能陀螺結構的原理以及應用；4、初步瞭解電子元件的搭焊。本項目的機械結構也比較特殊，建議有條件的朋友可以試試手作為一次實踐經歷。
