手把手教你制作(zuò)機器(qì)人(rén)
如(rú)何讓一(yī)個(gè)菜鳥玩(wán)轉機器(qì)人(rén)，而不是被機器(qì)人(rén)玩(wán)？本文的目的就(jiù)是幫助那些(xiē)還未接觸過機器(qì)人(rén)的朋(péng)友在短時(shí)間(jiān)内制作(zuò)出具有一(yī)定專業水準的機器(qì)人(rén)，手把手教大家如(rú)何制作(zuò)機器(qì)人(rén)。
菜鳥篇--手把手教你制作(zuò)機器(qì)人(rén)
在這(zhè)之前，先讓我們初步了(le)解一(yī)下(xià)什(shén)麽是機器(qì)人(rén)。總的來(lái)說(shuō)，無論是軍用機器(qì)人(rén)、飛行機器(qì)人(rén)、工業機器(qì)人(rén)還是服務(wù)機器(qì)人(rén)，他們一(yī)般由四部分(fēn)組成：第一(yī)，控制部分(fēn)（大腦）；第二，傳感部分(fēn)（感官）；第三，執行部分(fēn)（四肢）；第四，主體(tǐ)（軀幹）。機器(qì)人(rén)可以按照事(shì)先編好(hǎo)(hǎo)的程序，自動執行工作(zuò)。
對很多人(rén)來(lái)說(shuō)，機器(qì)人(rén)在不久之前僅僅還是科幻電影中的主角，但(dàn)現(xiàn)在它已經成為(wèi)創客們手中最常見的玩(wán)物，并且開始逐漸進入和影響我們的生(shēng)活。
得益于開源軟件、開源硬件以及創客運動的興起，機器(qì)人(rén)的學習門檻大幅下(xià)降，制作(zuò)成本也(yě)變得極低(dī)，因此，機器(qì)人(rén)的普及時(shí)代已經來(lái)臨。下(xià)面我們按機器(qì)人(rén)的四大部分(fēn)分(fēn)别介紹。
第一(yī)，控制部分(fēn)（大腦）
控制部分(fēn)其實就(jiù)是一(yī)台電腦，主要由硬件和軟件兩部分(fēn)組成。對于很多相對簡單的應用（比如(rú)制作(zuò)一(yī)架電力線查勘機器(qì)人(rén)，通過攝像頭檢視(shì)并通過感應線圈從電力線上(shàng)取電，見附圖），使用硬件開源的微電腦系列ARDUINO是一(yī)個(gè)不錯的選擇，所謂硬件開源就(jiù)是它的所有設計圖紙都是開放(fàng)的，你甚至可以自己生(shēng)産它。不過它并不貴，最便宜的也(yě)就(jiù)幾十元人(rén)民(mín)币。
ARDUINO針對不同的應用需要編程來(lái)實現(xiàn)，網上(shàng)有很多針對ARDUINO不同應用的免費程序，對菜鳥來(lái)說(shuō)，你可以把ARDUINO看做手機，程序則是APP應用，當然，目前還沒有專門針對ARDUINO的APP商(shāng)店(diàn)，如(rú)果你不想學編程的話(huà)，你隻能(néng)自己在網上(shàng)搜索并且下(xià)載程序，然後通過Arduino配套軟件寫入到ARDUINO闆子(zǐ)中。
ARDUINO也(yě)是目前火(huǒ)熱的桌面開源3D打印機的控制核心，而3D打印機也(yě)是一(yī)種特定用途的機器(qì)人(rén)。當然，對工業級3D打印機而言，則需要一(yī)台比ARDUINO性能(néng)更強的電腦，可以裝上(shàng)開源的LINUX操作(zuò)系統以及LINUXCNC(也(yě)就(jiù)是原來(lái)的EMC)軟件，使3D打印機功能(néng)更強大，應用更廣泛。
對于那些(xiē)複雜的應用，則需要更加強力的電腦加上(shàng)一(yī)個(gè)專門的機器(qì)人(rén)操作(zuò)系統。值得慶幸的是，美國的柳樹車庫公司開源了(le)他們研制的機器(qì)人(rén)操作(zuò)系統ROS(robotoperatingsystem)，并且鼓勵開發基于ROS的應用程序，這(zhè)一(yī)操作(zuò)系統很有可能(néng)成為(wèi)機器(qì)人(rén)中的windows。在不久的将來(lái)，如(rú)果人(rén)們不會用ROS操控機器(qì)人(rén)也(yě)許就(jiù)會像現(xiàn)在不會用windows操控電腦一(yī)樣，成為(wèi)一(yī)個(gè)OUTMAN。
該公司生(shēng)産的基于ROS的機器(qì)人(rén)PR2售價40萬美元（如(rú)果你願意将自己開發的成果開源發布，便可以得到12萬美元的折扣），可以做各種家務(wù)，比如(rú)開啤酒瓶蓋，用“手”把髒碗放(fàng)進洗碗機，給桌子(zǐ)鋪上(shàng)桌布并擺放(fàng)好(hǎo)(hǎo)幹淨餐具，給地毯吸塵，疊毛巾，割草，在快(kuài)要沒電時(shí)，自己尋找周圍的電源插座，并把自己插上(shàng)去充電等等。
第二，傳感部分(fēn)（感官）
現(xiàn)在的傳感器(qì)種類繁多，而且還在不斷的改進和增加中，可以随時(shí)監測聲、光、溫度、壓力、氣體(tǐ)等等的變化(huà)，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了(le)人(rén)的感官能(néng)感受的範圍和精度。一(yī)般個(gè)人(rén)機器(qì)人(rén)愛好(hǎo)(hǎo)者經常使用的有碰撞檢測傳感器(qì)（碰撞開關(guān)）、紅(hóng)外測障傳感器(qì)、激光雷達傳感器(qì)、光敏電阻、電子(zǐ)溫度計、電子(zǐ)指南(nán)針等等，它們都很便宜，而且容易買到。
對菜鳥來(lái)說(shuō)，為(wèi)了(le)避免繁瑣的接線工作(zuò)，你可以準備一(yī)個(gè)專門的傳感器(qì)擴展闆，隻需簡單的了(le)解傳感器(qì)的作(zuò)用，然後按說(shuō)明書将連接線插入傳感器(qì)擴展闆指定接口即可。如(rú)果插上(shàng)Wifi模塊，你甚至可以遠(yuǎn)程用手機控制機器(qì)人(rén)。
第三，執行部分(fēn)（四肢）
這(zhè)部分(fēn)一(yī)般由電機，電機驅動，執行機構組成。
機器(qì)人(rén)常用的電機分(fēn)為(wèi)三種：普通的直流電機、步進電機、伺服電機，這(zhè)些(xiē)電機種類繁多，驅動方法也(yě)有很大差異，菜鳥可以先使用6伏左右的直流減速電機先做起來(lái)，有興趣再進一(yī)步深入研究。
執行機構取決于應用場(chǎng)合，比如(rú)對機器(qì)人(rén)小車來(lái)說(shuō)，就(jiù)是輪子(zǐ)，對飛行機器(qì)人(rén)來(lái)說(shuō)，就(jiù)是螺旋槳，對人(rén)形機器(qì)人(rén)來(lái)說(shuō)，則是四肢。
第四，主體(tǐ)（軀幹）
我們把電源、支架、外殼等都歸到這(zhè)一(yī)部分(fēn)。
民(mín)用移動機器(qì)人(rén)一(yī)般都以充電電池做電源，而工業機器(qì)人(rén)通常使用交流電源。
支架和外殼部分(fēn)，是菜鳥們發揮想象力和享受制作(zuò)樂(yuè)趣的主要部分(fēn)，你幾乎可以用你身(shēn)邊能(néng)找到的任何東西(xī)來(lái)制作(zuò)它們，當然你也(yě)可以很方便的買到各種現(xiàn)成的套件。
比如(rú)你可以把你的玩(wán)具小車改成可以程序控制，并且帶有傳感器(qì)的機器(qì)人(rén)小車，甚至用手機來(lái)遙控它；
你也(yě)可以簡單的用一(yī)塊闆（木頭、塑料、紙闆、金(jīn)屬闆等）加上(shàng)電機、控制、傳感和電源組裝成一(yī)輛小車機器(qì)人(rén)；
你還可以用飯盒、盆、杯子(zǐ)、紙盒、飲料罐等來(lái)做車身(shēn)；
如(rú)果你能(néng)用一(yī)個(gè)透明的礦泉水瓶子(zǐ)做一(yī)個(gè)可以攝像的潛水機器(qì)人(rén)，那就(jiù)更酷了(le)！
第五，制作(zuò)攻略
對菜鳥來(lái)說(shuō)，從制作(zuò)機器(qì)人(rén)小車入門是一(yī)個(gè)不錯的選擇，因為(wèi)機器(qì)人(rén)小車的材料易得，價格便宜，同時(shí)可以參加創客空間(jiān)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水平，而且可以做出如(rú)掃地機器(qì)人(rén)、遠(yuǎn)程遙控警戒攝像機器(qì)人(rén)等實用性強的産品來(lái)。
在制作(zuò)機器(qì)人(rén)小車前，你可以先把各種煩人(rén)的理(lǐ)論和書本抛到一(yī)邊，因為(wèi)能(néng)用上(shàng)的知識才是真知識或者網上(shàng)先購(gòu)買一(yī)個(gè)小車看看人(rén)家是怎麽做的。在動手的過程中去發現(xiàn)并解決問題，正是最高效的學習方式。這(zhè)也(yě)是我們為(wèi)什(shén)麽要到創客空間(jiān)去的一(yī)個(gè)重要原因：在哪裏，你能(néng)碰到可以幫助你的老師和朋(péng)友。
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