出于对机器人的热爱,我想寻找一种更为刺激,而且有益的业余爱好,自制机器人。设想一下,哪天看到自己亲手制作的生命体在我们面前舞动时,那是多么令人兴奋的事啊。还等什么,马上就来DIY机器人吧。
首先我们先来对机器人进行一下解剖。
机器人的组成:
1大脑—— 机器人是允许没有大脑的,如那些由人通过遥控或游戏杆操作的机器人。一般来说,微控制器是首先的机器人大脑。微控制器与个人电脑中的微处理器很相似,不同在于,它像一个被置入单个小芯片中的完整的小型计算机。微控制器芯片有少量的内存和存储空间。像PC微处理为高速存储器接插件提供通道一样,微控制器有不同种类的输入/输出端口。这些端口可以直接与传感器,按钮和其它不确定的设备连接。
2、电力单元—— 电源,稳压器,和通/断电开关。需要稳压器的原因是当电池供电时,提供的电能越来越少,若无稳压器,则随着电池新旧程度的不同,将导致机器人移动速度的不同,发光强度和传感器输入值也会发生变化。另一个原因是机器人的一些部件比其他部件需要更多的能量。如电机比逻辑芯片或闪灯需要更多的能量。稳压器模块把电池电压逐步降低(或升高)到每一个主要元件需要的范围。
3、传感器—— 一个复杂的机器人可能具备红外物体探测器,触觉开关,亮度传感器,电池检测器,倾斜开关和温度探头。开关和按钮属于传感器中的一个小类别,它们感知“按压”的动作。
(亮度传感器)
(温度探头)
4、动作及反馈—— 机器人在处理传感器信息的过程中,完成相应的动作。常见的就是以运动,声音,画面,指示灯等的形式表现。
绝大多数的自制机器人用一对轮子就可以走来走去。机械腿在运动时格外引人注目,但在实际制作中非常复杂,一些简单的纤维腿和6腿的变体,运动时虽笨拙但制作相对容易。
如同稳压器一样,绝大多数机器人也需要电机控制器的部件。电机的突然启动和停止消耗大量的能量,这些能量远远大于大脑自身能够提供的能量。因此,机器人有一部分结构用于维持电机的正常操作,并保护其他电子设备免受电压偏移和电涌造成的危害。
绝大多数机器人用许许多多的小灯作装饰。LED指示电源状态,电机接通,传感器检测和决策等情况。对机器人的工作状态的显示使纠错和改进设计的工作变得很简单。
5、其他元件¬¬¬¬¬—— 当然还需要很多其他元器件,如导线,接插件,电容,电阻,二极管等。
(电容)
(二极管)
6、机身—— 一个好的机身不仅使所有的元件结合在一起,而且也保护元件免受损坏。当然,也能是我们的机器人更美观。
对机器人进行了解剖,也让我们对自己进行下解剖。我们具备了什么呢?自作机器人不需要你对每一领域都很精通,也不需要你有很深的专业背景,但我们也需要一些必备的知识:
1、电路设计——进行电路设计需要模拟电路和数字电路的知识。但这并不是绝对的,即使没有好好学过,经过制作过程中不断的磨练,再辅之学习相关知识,相信就不会有什么问题,毕竟我们不能和专业的相比。
2、微处理器——简单控制采用小型单片机编制简单程序就足够了。
3、力学——制作机器结构需要一定程度的机械结构方面的知识,不懂得基础知识,广泛而浅显的学习容易流于形式,机器人的动作可能完全不符合设想的目标,一旦发现设计获性能的某个问题时就要专研力学方面的知识直到问题解决。当然,高中的物理知识是不够的,需要我们了解大学物理。
4、找资源——很多问题不是靠一个人苦想就能解决的,与其白白浪费时间不如上网查查相关知识,与人多交流交流。“机器人天空(http://www.robotsky.com)”就是个不错的地方。
还等什么呢,现在就开始制作自己的机器人吧。不过机器人制作过程中我们还应特别注意的就是安全。毕竟制作机器人是给我们生活添加情趣的。希望能今后还能在这里和广大的机器人爱好者一起分享机器人制作的乐趣。
(RobotSky编辑:huangjie(南京理工大学博士研究生))







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