如何制作你的第一個機器人

1、.【教程】怎么制作你的第一個機器人編輯：robotain 來源：stupid的博客 2009-12-07 發(fā)表評論 這篇教程非常經(jīng)典，由國外機器人愛好者編寫完成。非常感謝網(wǎng)友stupid的翻譯。機器人智能網(wǎng)在此轉(zhuǎn)載，希望有更多的機器人愛好者能看到這篇文章。更多的技術(shù)討論，可以去stupid的博客。翻譯原文：/blog/172781英文原文：/robot_tutorial.shtml成功的關(guān)鍵就是動機。為什么要制作機器人呢？你的動機是什么呢？看起來很Cool？還是想?yún)⒓酉馼attlebots

2、那樣的比賽？機器人學(xué)能教你太多的知識，其涵蓋了 電子科學(xué)、機械學(xué)、控制理論、程序設(shè)計甚至動物行為學(xué)和人類心理學(xué)。在開始這個教程前先問問自己為什么要制作機器人，你的目的和動機是什么，否則當(dāng)你半路 退出時還不知道自己到底為什么開始。OK既然你已經(jīng)知道自己為什么要制作一個機器人了，那么讓我們談?wù)勚谱鳈C器人你所需要知道的東西成功完成第一個機器人總是最難的。所以最好要采用KISS（Keep It Simple Stupid）方法：保持簡單、目標明確！這是一個非常好的建議，因為我的第一個機器人目標定位太高，浪費了大量的資金，而且它根本沒有真正的工作過。你 制作第一個機器人的目標應(yīng)該是學(xué)習(xí)基礎(chǔ)知識，包括：如

3、何編寫程序、怎樣使用工具、弄懂用到的術(shù)語，學(xué)習(xí)基本的技術(shù)和怎樣用最便宜的價格搞到機器人的零件。 把你的cool機器人點子應(yīng)用到你的第二個機器人上。隨后你可以使用從第一個機器人上拆下來的零件來制作第二個機器人。相信我。OK我準備好了，我需要什么來開始呢？很明顯你首要需要的就是錢。機器人是非常昂貴的。一個熟練的機器人專家制作一個機器人基本上不用花什么錢。經(jīng)過多年的積累他們已經(jīng)有足夠的原材 料，而不需要再去買大部分零件。專家們知道如何自己制作零件來代替成品，當(dāng)然他們也有能力自己制作。然而初學(xué)者并不知道這些。你可以在房子中找到制作機器 人所需要的大部份零件，但是不要指望只要用膠皮圈和牙簽就可以改裝出你

4、的第一個機器人。要為你的第2或3個機器人準備好更多的資金。第一個機器人至少也要 花上100-200美元。你可以向你的父母要這些錢，告訴他們機器人的教育性或什么的。告訴他們你可以用比賽中贏得的獎金把借款還上。告訴他們機器人制作 可以幫助你順利進入所選擇的大學(xué)或者可以得到機器人相關(guān)行業(yè)的實習(xí)機會。告訴他們它可以讓你遠離混亂的街區(qū)或遠離毒品。得到一個另類的工作！你也可以向你 的中學(xué)或大學(xué)申請經(jīng)費，甚至向公司要錢。告訴投資人他們的投資會得到豐厚的回報或其他什么事情。現(xiàn)在我已經(jīng)為我全部的機器人籌集了4k多美元了。我甚至聽 說了有人在一個機器人上花了20k美元。當(dāng)你的技術(shù)越來越熟練你身邊會有更多可用的零件

5、，以后制作機器人會變得更容易負擔(dān)。另一件事就是找個地方來制作機 器人。加入一個機器人俱樂部。會員們經(jīng)常會借給你所需要的零件、工具、儀器以及無價的幫助和建議。我記得在我制作第一個機器人前我問了近六七個人。OK 我已經(jīng)搞到錢了，現(xiàn)在讓我們開始花吧！但是首先你要有個設(shè)計。一個容易制作的機器人應(yīng)該是什么樣子呢？這看上去像一個愚蠢的問題，但是我保證好好研究一下其他機器人會對你有很大的幫助。瀏覽網(wǎng)站上機器人相關(guān) 的圖片。切記只看真正簡單的機器人，不要在你的第一個機器人上想象和創(chuàng)造。如果你想制作一個能幫你拿啤酒并有視力的雙足機器人，那么你只是在自找麻煩。你 要做的就是一個不會把自己創(chuàng)毀的2個輪子的東西。你要

6、做的就是不會從桌上掉下去，不會發(fā)聲的兩輪的機器人。對于一個初學(xué)者來說，能自己完成已經(jīng)是非常難的了。這樣你的機器人會有兩個輪子，被機器人最基本的驅(qū)動算法所驅(qū)動-差分驅(qū)動。前進時，兩個輪子要以相同速度前進。 后退時，兩個輪子以相同速度后退。 左轉(zhuǎn)時，是左邊的輪子后退而右邊的輪子前進。 右轉(zhuǎn)時，右邊的輪子后退而左邊的輪子前進。你可以通過改變兩個輪子的轉(zhuǎn)動速度得到一些有趣的曲線。但是現(xiàn)在，為了保證你的第一個程序的簡單，讓我們保持算法的二元性。哦對了不要忘了你還需要一個小腳輪（必須是摩擦力小的）。記不記得幾何里所學(xué)的3點成面？要制作一個差分驅(qū)動器我需要有什么呢？只需要有兩樣?xùn)|西：2個輪子和2個電機。聽起

7、簡單，但我們還是需要一個整體的設(shè)計方案。讓我們先從輪子開始。大輪子會讓你的機器人移動速度更快，而小的輪子會慢些。那為什么不直接用大的呢？大輪子意味著你的機器人有更小的轉(zhuǎn)矩去攜帶 沉重的負荷，大輪子也更難很好的控制位置。而且你的傳感器一般跟不上位置快速的移動。但另一方面，移動慢的機器人常常會因自殺（比如撞擊到墻壁）而燒毀， 你權(quán)衡一下在做決定。我建議你的第一個機器人應(yīng)該使用直徑是2-3的輪子。瀏覽航天器愛好者網(wǎng)站或我們已有的零部件的清單中找到摩擦力大的輪子。如要要 買的大約需要5-10美元包含運費。別忘了考慮你的輪子如何與你的電機連接。好了現(xiàn)在我們來看看電動機。為機器人選擇一個最優(yōu)的電動機要考慮

8、重量，傳動比率（gearing ratios），地形的要求，速度和加速度的要求，電壓，耗電量，可控制性等一整系列的事情，這些對于一個初學(xué)者來說簡直就是災(zāi)難。所以我們先應(yīng)付一下。 讓你的機器人盡可能的輕，選一個不容易被燒壞的電機。但要記得電機越大電池的壽命越短、控制電路也更復(fù)雜更昂貴。以下是我對你的第一個機器人電動機的建議： 電壓：5V-8V 轉(zhuǎn)矩：是你設(shè)計需要的2倍網(wǎng)上有很多地方都賣直流電動機。也可以考慮購買伺服電動機。他們的實現(xiàn)復(fù)雜度和花費基本相同。每一種都有自身的優(yōu)點。伺服電動機更容易控制，但是 他們的功率都比較小，需要明確的電壓，and are less intuitive。電機的功率和

9、能量都比較大可以粗略的處理，但別忘了智能控制的是不會讓這種情況發(fā)生的。每個直流電機/伺服電機大概是1-40美元。 我建議為你的第一個機器購買8-20美元的電機。下面來介紹動力。不使用太陽能和燃料，他們不會讓電機工作。用電池。要買可充電的那種，有高mAh（能量的容量），能在任何時候至少可以輸出1安培?？赏紤]通過對電池的并聯(lián)和串聯(lián)來控制總的電壓和電流。電池有很多種，讓我們來討論最常用的3種。堿性電池是最普通、最容易買到的，也是最便宜的一種。然而他們對我們來說是沒有什么用處，不要買他們。他們的容量很低需要很多s，不能在短時間內(nèi)提供大電流，經(jīng)常的更換也會帶來昂貴的花銷。鎳氫（鎳金屬氫化物）電池才真正

10、的輕巧。今天手機中使用的電池就是鎳氫電池。鎳氫電池可以重復(fù)的充電，有良好的電流輸出，而且是高容量。然而鎳氫 電池價格要比我要提到的其他兩種電池都要昂貴。我建議體積小的機器人可以使用鎳氫電池作為電源電路。鎳氫電池根據(jù)不同的因素有不同的充電時間，一般需要 5-10小時才能將電池充滿。鎳鎘電池適合中小型的機器人，跟鎳氫電池相比能輸出更大的電流，而且在一兩小時內(nèi)即可完成充電。老式手機一般都采用鎳鎘電池。然而，給鎳鎘電池充 電卻是一個黑色藝術(shù)。是否曾經(jīng)注意到一些老式手機的電池充電時間沒有剛買來時那么長？這就叫做記憶效應(yīng)。鎳鎘電池在反復(fù)充電過程中，可以儲存的電量越來越 少。為了防止記憶效應(yīng)，在每次充電前都

11、要將電池充分放電。只要把連個電池接在一個可愛的玩具動物上，直到它不動為止。我想把電池接在一個電機上也會起到同 樣的作用。記住，鎳鎘電池里面含有有毒的鎳材料，所以要把他們保存起來然后循環(huán)利用/妥當(dāng)處置。我的建議是制作一個小型機器人，買2組6V的鎳氫電池組。每組加運費大概需要10-15美元。買2組電池可以將電動機電源與電路電源隔離開。作為 一個初學(xué)者你肯定不會希望你的電動機影響或燒毀你敏感的電路。相信我一組電池給電動機供電，另一組給電路供電。電路最好使用鎳氫電池，電動機使用鎳鎘電池 還是鎳氫電池取決于你的電動機功率的期望值。由你自己選擇。你可以在RadioShack或任何的RC俱樂部網(wǎng)站上買的到。

12、使用任何的電源，都要確保使用一個好的機器人功率調(diào)節(jié)電路去幫助你控制你的電源。OK現(xiàn)在你需要一個好的電路。忘記你自己的設(shè)計。最好讓你的第一個機器人簡單，所以一個現(xiàn)成的電路是最簡單的。他們一般被稱作微型控制器，最流行 的是基于PIC，ATMEL和BASIC Stamp 的控制器。Stamps控制器雖然使用簡單但是提供功能比較少。如果你有編程基礎(chǔ)，我建議你使用基于PIC的控制器。在Google上搜索在線微型控制器 (microcontrollers online)或者查看我們的機器人配件列表。我個人使用Cerebellum微型控制器，但在列表里還有很多，而且最近還會添加一些。在任何機器人專業(yè)網(wǎng)站上一

13、個控制器的售價大約在80-120美元，另外還需要30美元夠買一個編程器（將你的電腦中的程序上載到芯片中），使用基 于PIC的控制器還需要一個專業(yè)的編譯軟件，從免費到600美元價格不等。一些控制有內(nèi)置的編譯器，這就是我為什么使用Cerebellum 的原因。你也可以手工制作一個真正便宜的編譯器。只要確認你的控制芯片有內(nèi)置的電機驅(qū)動，LED驅(qū)動和模擬信號輸入輸出?，F(xiàn)在不要擔(dān)心他們是什么，只要 確認你的芯片有他們就可以了。同樣要考慮功率要求。最好還有使用手冊和樣例程序，來介紹芯片的使用方法。不過我不會照著那些例子做。因為他們看起來總是那 么復(fù)雜，但事實上就是簡單的即插即用。只要按步驟插上電源，安裝好

14、電動機伺服系統(tǒng)，連接好你的傳感器，再對它們編程。你的電路就完成了。在你買第一個控 制芯片的時候要切記，一定要買使用簡單的。你真正的了解那些附加的功能是做什么用的嗎？你的第一個機器人，目的應(yīng)該是學(xué)習(xí)怎么制作一個機器人，而不是制作 一個靈巧的機器人?，F(xiàn)在怎么讓我的機器人，嗯…成為一個機器人呢？ battlebot不是真正的機器人，因為它沒有傳感器，不能做出自己的決定。你希望他是自動的對吧？如果你想要一個battlebot，那么你可以 跳過下面這章，直接用遙控器連接到你的控制器上即可。但是一個自動機器人可以贏得女士們的芳心哦。那么讓我們來學(xué)一個基本的傳感器：光敏電阻是最基本的傳感器。以

15、前聽過photovore機器人嗎？如果沒有可以到google上查一下。photovore機器人一般有2個光敏電阻（每 個如同20美分），安裝在機器人的兩側(cè)，內(nèi)部運行二進制算法。運行中如果左側(cè)的傳感器感應(yīng)的亮度比右側(cè)的強，那么就會通知的你的差分驅(qū)動器向左轉(zhuǎn)。把光敏 電阻傳感器對準地面,掃清地面上的障礙你的機器人會避開在行進路線上的物體投影。是的就是這么簡單！還有很多廉價簡單的傳感器裝置，這僅僅是一個好的 開始。好的你已經(jīng)湊齊了所有的零件，但還不是一個機器人?，F(xiàn)在是設(shè)計制作機器人底盤的時候了。我先說設(shè)計的原因，是因為先做好計劃通常是個好主意。通過經(jīng)驗我發(fā) 現(xiàn)在設(shè)計上花的1個小時，在制作的時候就會少

16、花1小時（而且直接制作的機器人構(gòu)造一般還是低質(zhì)量的）。初學(xué)者可能會在設(shè)計上遇到困難，因為他或她不知道什 么可以工作什么不能。但是我仍然建議先設(shè)計。當(dāng)我開始制作機器人時我花在設(shè)計上的時間大約占整個制作時間的5%?，F(xiàn)在我更年長，更聰明了，花在設(shè)計階段的 時間大約是整個制作工程的90%?，F(xiàn)在我的機器人設(shè)計的如此之好，當(dāng)拿到郵寄到的機器人零部件以后，1,2天內(nèi)，有些時候甚至幾小時內(nèi)，我就能完全造好一 個機器人。為什么會這么快呢？因為我使用能顯示所有零件、螺絲釘、一切部分安裝位置的3D CAD程序。每個部件都有意設(shè)計成最少的鉆孔和最小的切割面。我甚至計算每個部分的阻力和需要功率以保證它們都符合規(guī)格。你希

17、望自己花了數(shù)小時制作的東西 最后說“糟糕根本不能工作”嗎？你絕對不能略過設(shè)計，尤其當(dāng)你參加像battlebots那樣，零件經(jīng)常損壞的競賽，或是沒有足夠的資金或時間浪費在失誤上的時候。好，現(xiàn)在開始發(fā)揮你的想象力。要確實的按上面所說的做?；旧夏阈枰獩Q定的就是外形、零件的位置和如何將各個零件連接在一起。在設(shè)計上花的時間越多，你制 作機器人的花費會更少，時間會更短。在設(shè)計的時候在要記得，計劃好鉆孔的位置，如何從鋁板料，聚乙烯或谷類食品盒上切割零件，還要平衡重量。廢物堆、舊玩 具和都是找零件的好地方。使用LEGO玩具來制作原型早些發(fā)現(xiàn)設(shè)計缺陷。還建議你使用尼龍搭扣和雙面膠帶這樣

18、讓你修改起來很輕 松。電池應(yīng)該始終使用尼龍搭扣來連接使得充電很方便。估計你的第一個機器人會修改很多，所以設(shè)計的時候應(yīng)該讓你的機器人更容易更改。既然你已經(jīng)準備好制作你自己的機器人了，訪問我的50美元制作機器人的教程按照說明一步一步來做。其他提示：不要重新發(fā)明輪子！去網(wǎng)上看看其他人做的東西，然后模仿著做！這可能沒有創(chuàng)造性，但這是你的第一個機器人，不要指望在第一次嘗試的時候就發(fā)明相對論。加入當(dāng)?shù)氐臋C器人俱樂部。他們有你需要的所有設(shè)備和建議。他們會成為一個巨大的支持團隊。有可能會找到合作伙伴來一起制作機器人（可以分攤花銷）？參加機器人競賽。這樣會給你動力，設(shè)計目標和完成機器人的最后期限。另外如果贏得了獎金，你的機器人就能自己賺錢了.只是不要等到比賽 前2