手把手教你制作機(jī)器人
如何讓一個菜鳥玩轉(zhuǎn)機(jī)器人，而不是被機(jī)器人玩？本文的目的就是幫助那些還未接觸過機(jī)器人的朋友在短時(shí)間內(nèi)制作出具有一定專業(yè)水準(zhǔn)的機(jī)器人，手把手教大家如何制作機(jī)器人。
菜鳥篇--手把手教你制作機(jī)器人
在這之前，先讓我們初步了解一下什么是機(jī)器人。總的來說，無論是軍用機(jī)器人、飛行機(jī)器人、工業(yè)機(jī)器人還是服務(wù)機(jī)器人，他們一般由四部分組成：第一，控制部分（大腦）；第二，傳感部分（感官）；第三，執(zhí)行部分（四肢）；第四，主體（軀干）。機(jī)器人可以按照事先編好的程序，自動執(zhí)行工作。
對很多人來說，機(jī)器人在不久之前僅僅還是科幻電影中的主角，但現(xiàn)在它已經(jīng)成為創(chuàng)客們手中最常見的玩物，并且開始逐漸進(jìn)入和影響我們的生活。
得益于開源軟件、開源硬件以及創(chuàng)客運(yùn)動的興起，機(jī)器人的學(xué)習(xí)門檻大幅下降，制作成本也變得極低，因此，機(jī)器人的普及時(shí)代已經(jīng)來臨。下面我們按機(jī)器人的四大部分分別介紹。
第一，控制部分（大腦）
控制部分其實(shí)就是一臺電腦，主要由硬件和軟件兩部分組成。對于很多相對簡單的應(yīng)用（比如制作一架電力線查勘機(jī)器人，通過攝像頭檢視并通過感應(yīng)線圈從電力線上取電，見附圖），使用硬件開源的微電腦系列ARDUINO是一個不錯的選擇，所謂硬件開源就是它的所有設(shè)計(jì)圖紙都是開放的，你甚至可以自己生產(chǎn)它。不過它并不貴，最便宜的也就幾十元人民幣。
ARDUINO針對不同的應(yīng)用需要編程來實(shí)現(xiàn)，網(wǎng)上有很多針對ARDUINO不同應(yīng)用的免費(fèi)程序，對菜鳥來說，你可以把ARDUINO看做手機(jī)，程序則是APP應(yīng)用，當(dāng)然，目前還沒有專門針對ARDUINO的APP商店，如果你不想學(xué)編程的話，你只能自己在網(wǎng)上搜索并且下載程序，然后通過Arduino配套軟件寫入到ARDUINO板子中。
ARDUINO也是目前火熱的桌面開源3D打印機(jī)的控制核心，而3D打印機(jī)也是一種特定用途的機(jī)器人。當(dāng)然，對工業(yè)級3D打印機(jī)而言，則需要一臺比ARDUINO性能更強(qiáng)的電腦，可以裝上開源的LINUX操作系統(tǒng)以及LINUXCNC(也就是原來的EMC)軟件，使3D打印機(jī)功能更強(qiáng)大，應(yīng)用更廣泛。
對于那些復(fù)雜的應(yīng)用，則需要更加強(qiáng)力的電腦加上一個專門的機(jī)器人操作系統(tǒng)。值得慶幸的是，美國的柳樹車庫公司開源了他們研制的機(jī)器人操作系統(tǒng)ROS(robotoperatingsystem)，并且鼓勵開發(fā)基于ROS的應(yīng)用程序，這一操作系統(tǒng)很有可能成為機(jī)器人中的windows。在不久的將來，如果人們不會用ROS操控機(jī)器人也許就會像現(xiàn)在不會用windows操控電腦一樣，成為一個OUTMAN。
該公司生產(chǎn)的基于ROS的機(jī)器人PR2售價(jià)40萬美元（如果你愿意將自己開發(fā)的成果開源發(fā)布，便可以得到12萬美元的折扣），可以做各種家務(wù)，比如開啤酒瓶蓋，用“手”把臟碗放進(jìn)洗碗機(jī)，給桌子鋪上桌布并擺放好干凈餐具，給地毯吸塵，疊毛巾，割草，在快要沒電時(shí)，自己尋找周圍的電源插座，并把自己插上去充電等等。
第二，傳感部分（感官）
現(xiàn)在的傳感器種類繁多，而且還在不斷的改進(jìn)和增加中，可以隨時(shí)監(jiān)測聲、光、溫度、壓力、氣體等等的變化，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了人的感官能感受的范圍和精度。一般個人機(jī)器人愛好者經(jīng)常使用的有碰撞檢測傳感器（碰撞開關(guān)）、紅外測障傳感器、激光雷達(dá)傳感器、光敏電阻、電子溫度計(jì)、電子指南針等等，它們都很便宜，而且容易買到。
對菜鳥來說，為了避免繁瑣的接線工作，你可以準(zhǔn)備一個專門的傳感器擴(kuò)展板，只需簡單的了解傳感器的作用，然后按說明書將連接線插入傳感器擴(kuò)展板指定接口即可。如果插上Wifi模塊，你甚至可以遠(yuǎn)程用手機(jī)控制機(jī)器人。
第三，執(zhí)行部分（四肢）
這部分一般由電機(jī)，電機(jī)驅(qū)動，執(zhí)行機(jī)構(gòu)組成。
機(jī)器人常用的電機(jī)分為三種：普通的直流電機(jī)、步進(jìn)電機(jī)、伺服電機(jī)，這些電機(jī)種類繁多，驅(qū)動方法也有很大差異，菜鳥可以先使用6伏左右的直流減速電機(jī)先做起來，有興趣再進(jìn)一步深入研究。
執(zhí)行機(jī)構(gòu)取決于應(yīng)用場合，比如對機(jī)器人小車來說，就是輪子，對飛行機(jī)器人來說，就是螺旋槳，對人形機(jī)器人來說，則是四肢。
第四，主體（軀干）
我們把電源、支架、外殼等都?xì)w到這一部分。
民用移動機(jī)器人一般都以充電電池做電源，而工業(yè)機(jī)器人通常使用交流電源。
支架和外殼部分，是菜鳥們發(fā)揮想象力和享受制作樂趣的主要部分，你幾乎可以用你身邊能找到的任何東西來制作它們，當(dāng)然你也可以很方便的買到各種現(xiàn)成的套件。
比如你可以把你的玩具小車改成可以程序控制，并且?guī)в袀鞲衅鞯臋C(jī)器人小車，甚至用手機(jī)來遙控它；
你也可以簡單的用一塊板（木頭、塑料、紙板、金屬板等）加上電機(jī)、控制、傳感和電源組裝成一輛小車機(jī)器人；
你還可以用飯盒、盆、杯子、紙盒、飲料罐等來做車身；
如果你能用一個透明的礦泉水瓶子做一個可以攝像的潛水機(jī)器人，那就更酷了！
第五，制作攻略
對菜鳥來說，從制作機(jī)器人小車入門是一個不錯的選擇，因?yàn)闄C(jī)器人小車的材料易得，價(jià)格便宜，同時(shí)可以參加創(chuàng)客空間組織的各種賽車比賽，在增加趣味的同時(shí)，可以不斷提高自己的技術(shù)水平，而且可以做出如掃地機(jī)器人、遠(yuǎn)程遙控警戒攝像機(jī)器人等實(shí)用性強(qiáng)的產(chǎn)品來。
在制作機(jī)器人小車前，你可以先把各種煩人的理論和書本拋到一邊，因?yàn)槟苡蒙系闹R才是真知識或者網(wǎng)上先購買一個小車看看人家是怎么做的。在動手的過程中去發(fā)現(xiàn)并解決問題，正是最高效的學(xué)習(xí)方式。這也是我們?yōu)槭裁匆絼?chuàng)客空間去的一個重要原因：在哪里，你能碰到可以幫助你的老師和朋友。
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