模擬版機器龜是一部由模擬電路控制的輪式機器人,有一定制作經驗的機器人 愛好者會覺得它有點簡單,起碼在技術上已經過時了。事實也是這樣,以我們現在 所掌握的科學技術翻回頭去研究一個老式的模擬控制電路,可能動手的樂趣會更 多一些吧!這次用Arduino 制作的數字版機器龜,在技術的分配上就顯得比較均衡 了。數字版機器龜是一部由程序控制的機器人,你在制作中既能體會到搭建硬件結 構的樂趣,又可以學習到很多程序設計方面的知識。
“機器龜”是從機器人的外形和行為上得出的稱呼,如果進行準確的描述,它 應該屬于輪式移動平臺,或稱為小車機器人。雖然步行機器人比輪式機器人的動作 更靈活,外形也更討人喜歡,但是輪式結構相對簡單,造價也比較低,所以仍然是 機器人愛好者的選制作對象。實際上現在大多數移動機器人都是輪式驅動的,履 帶式機器人可以看成輪式機器人的一個變種,它們只是結構不同,驅動方式是完全 一樣的。小型輪式機器人的結構通常涉及3個部分。
(1) 底盤:活動底盤是整個機器人的基礎,底盤一般由兩個電機驅動。
(2) 執行器:執行器也稱為受動器,即機器人底盤上搭載的執行元件,包括 云臺、視頻采集設備、機器手等。
(3) 傳感器:傳感器也搭建在底盤上面,它們的作用是感知機器人周圍的環 境信息。
這只數字版機器龜,對這3個結構部分都有所體現。它有一個PWM驅動的活動 底盤,底盤上搭載了一個可旋轉的傳感器平臺,機器人頭部設置了一個距離傳感 器,底盤下裝有4個邊緣傳感器。說到這里,機器龜的大致結構就已經出來了,接 下來的工作就是尋找合適的材料搭建它的結構部分了。
動動腦筋,生活中很多常見的材料都可以作為機器人的零件。善于利用身邊現 有的材料進行制作,可以帶來若干好處。D一,也是Z明顯的,可以節省你的荷 包;第二,使你養成深入細致的觀察習慣。其實一些平時看起來毫不起眼的東西只 需要稍加雕琢,就能變成生動有趣的機器人。這次制作機器人底盤所使用的材料是 一塊木地板的邊角料。在木地板底盤的方案后面,還提供了兩個可供參考的備選方 案。這幾個方案的共同特點是材料靈活使用,造價超便宜。
底盤材料:
>> 木地板1塊,實際需要大約120mm×200mm
>> 中型減速電機(6V、30r/min),1對,配軸連器、80mm 橡膠輪胎
>> 萬向輪,1個
>>標準舵機,1個
>>洞洞板,2塊
>>鋁合金板(用于制作機器龜頭部的傳感器框架、舵機支架和電機支架),1塊
>> 6V電池倉
制作工具:
>> 鋼鋸
>> 臺鉗
>> 銼刀
>>臺鉆,M3.2鉆頭
>>十字螺絲刀
>> 平口鉗
圖示為制作機器人底盤的主要材料。電機、軸連器和輪胎可以在網上比較大 的機器人材料店里成套購買。因為電機支架的結構比較簡單,這里采用自制 的 方式 。
先切割兩塊鋁板,制作一對L 形的電機支架。圖中為電機安裝好支架和軸 連器的樣子。車輪的輪轂內側是六角形的,可以直接配合軸連器固定。
木地板可以直接用鋼鋸切割成型,切割以后需要用銼刀將邊緣打磨光滑,防 止掉皮。這次使用的是家里裝修剩下的一塊木地板,因為怕和現在地面上鋪 的地板“撞衫”,就把它反過來用。背面的顏色看起來有點老式電木板的感覺, 給人的感覺既復古又親切。木地板作為機器龜的底盤,全部的結構件和電子 部分都安裝在上面。因為板材有一定厚度,建議使用臺鉆進行孔,不垂直的 孔將會給后續的安裝帶來麻煩。為了避免反復拆裝,鉆孔需要一次全部鉆好。
用鋁板制作一個安裝舵機的U 形支架,后面要用它驅動機器龜的傳感器平 臺,這部分結構相當于機器龜的脖子。脖子的負荷非常輕,對舵機要求不高, 使用一般的標準38g舵機就可以了。
將電機、車輪、萬向輪和舵機安裝在底盤上的樣子。底盤上面的空間很大, 可以用銅柱堆疊多塊洞洞板。制作好的底盤比較重,證明事先選擇中型電機 和車輪的決定是正確的。
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