菜鸟如何玩转机器人 机器人制作过程分享

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 楼主 | 2019-1-3 15:12 | 显示全部楼层 |阅读模式
如何让一个菜鸟玩转机器人,而不是被机器人玩?本文的目的就是帮助那些还未接触过机器人的朋友在短时间内制作出具有一定专业水准的机器人,手把手教大家如何制作机器人。



在这之前,先让我们初步了解一下什么是机器人。总的来说,无论是军用机器人、飞行机器人、工业机器人还是服务机器人,他们一般由四部分组成:第一,控制部分(大脑);第二,传感部分(感官);第三,执行部分(四肢);第四,主体(躯干)。机器人可以按照事先编好的程序,自动执行工作。
对很多人来说,机器人在不久之前仅仅还是科幻电影中的主角,但现在它已经成为创客们手中最常见的玩物,并且开始逐渐进入和影响我们的生活。
得益于开源软件、开源硬件以及创客运动的兴起,机器人的学习门槛大幅下降,制作成本也变得极低,因此,机器人的普及时代已经来临。下面我们按机器人的四大部分分别介绍。
第一,控制部分(大脑)



控制部分其实就是一台电脑,主要由硬件和软件两部分组成。对于很多相对简单的应用(比如制作一架电力线查勘机器人,通过摄像头检视并通过感应线圈从电力线上取电,见附图),使用硬件开源的微电脑系列ARDUINO是一个不错的选择,所谓硬件开源就是它的所有设计图纸都是开放的,你甚至可以自己生产它。不过它并不贵,最便宜的也就几十元人民币。
ARDUINO针对不同的应用需要编程来实现,网上有很多针对ARDUINO不同应用的免费程序,对菜鸟来说,你可以把ARDUINO看做手机,程序则是APP应用,当然,目前还没有专门针对ARDUINO的APP商店,如果你不想学编程的话,你只能自己在网上搜索并且下载程序,然后通过Arduino配套软件写入到ARDUINO板子中。
ARDUINO也是目前火热的桌面开源3D打印机的控制核心,而3D打印机也是一种特定用途的机器人。当然,对工业级3D打印机而言,则需要一台比ARDUINO性能更强的电脑,可以装上开源的LINUX操作系统以及LINUXCNC(也就是原来的EMC)软件,使3D打印机功能更强大,应用更广泛。
对于那些复杂的应用,则需要更加强力的电脑加上一个专门的机器人操作系统。值得庆幸的是,美国的柳树车库公司开源了他们研制的机器人操作系统ROS(robotoperatingsystem),并且鼓励开发基于ROS的应用程序,这一操作系统很有可能成为机器人中的windows。在不久的将来,如果人们不会用ROS操控机器人也许就会像现在不会用windows操控电脑一样,成为一个OUTMAN。
该公司生产的基于ROS的机器人PR2售价40万美元(如果你愿意将自己开发的成果开源发布,便可以得到12万美元的折扣),可以做各种家务,比如开啤酒瓶盖,用“手”把脏碗放进洗碗机,给桌子铺上桌布并摆放好干净餐具,给地毯吸尘,叠毛巾,割草,在快要没电时,自己寻找周围的电源插座,并把自己插上去充电等等。
第二,传感部分(感官)



现在的传感器种类繁多,而且还在不断的改进和增加中,可以随时监测声、光、温度、压力、气体等等的变化,远远超过了人的感官能感受的范围和精度。一般个人机器人爱好者经常使用的有碰撞检测传感器(碰撞开关)、红外测障传感器、激光雷达传感器、光敏电阻、电子温度计、电子指南针等等,它们都很便宜,而且容易买到。
对菜鸟来说,为了避免繁琐的接线工作,你可以准备一个专门的传感器扩展板,只需简单的了解传感器的作用,然后按说明书将连接线插入传感器扩展板指定接口即可。如果插上Wifi模块,你甚至可以远程用手机控制机器人。
第三,执行部分(四肢)




这部分一般由电机,电机驱动,执行机构组成。
机器人常用的电机分为三种:普通的直流电机、步进电机、伺服电机,这些电机种类繁多,驱动方法也有很大差异,菜鸟可以先使用6伏左右的直流减速电机先做起来,有兴趣再进一步深入研究。
执行机构取决于应用场合,比如对机器人小车来说,就是轮子,对飞行机器人来说,就是螺旋桨,对人形机器人来说,则是四肢。
第四,主体(躯干)



我们把电源、支架、外壳等都归到这一部分。
民用移动机器人一般都以充电电池做电源,而工业机器人通常使用交流电源。
支架和外壳部分,是菜鸟们发挥想象力和享受制作乐趣的主要部分,你几乎可以用你身边能找到的任何东西来制作它们,当然你也可以很方便的买到各种现成的套件。
比如你可以把你的玩具小车改成可以程序控制,并且带有传感器的机器人小车,甚至用手机来遥控它;
你也可以简单的用一块板(木头、塑料、纸板、金属板等)加上电机、控制、传感和电源组装成一辆小车机器人;
你还可以用饭盒、盆、杯子、纸盒、饮料罐等来做车身;
如果你能用一个透明的矿泉水瓶子做一个可以摄像的潜水机器人,那就更酷了!
第五,制作攻略



对菜鸟来说,从制作机器人小车入门是一个不错的选择,因为机器人小车的材料易得,价格便宜,同时可以参加创客空间组织的各种赛车比赛,在增加趣味的同时,可以不断提高自己的技术水平,而且可以做出如扫地机器人、远程遥控警戒摄像机器人等实用性强的产品来。
在制作机器人小车前,你可以先把各种烦人的理论和书本抛到一边,因为能用上的知识才是真知识或者网上先购买一个小车看看人家是怎么做的。在动手的过程中去发现并解决问题,正是最高效的学习方式。

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| 2019-1-20 23:53 | 显示全部楼层
可惜都是理论
| 2019-1-23 18:58 | 显示全部楼层
轮式 室内(单层) 机器人 ,
要求 两只机械臂 负荷 3Kg  。

要求完成手提热水瓶倒开水。

评论

LED2013 2019-1-29 11:47 回复TA
我的梦想,是拥有一个机器人的女仆,这种想法相信每个人都有 
| 2019-1-24 22:32 | 显示全部楼层
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