模拟版机器龟是一部由模拟电路控制的轮式机器人,有一定制作经验的机器人 爱好者会觉得它有点简单,起码在技术上已经过时了。事实也是这样,以我们现在 所掌握的科学技术翻回头去研究一个老式的模拟控制电路,可能动手的乐趣会更 多一些吧!这次用Arduino 制作的数字版机器龟,在技术的分配上就显得比较均衡 了。数字版机器龟是一部由程序控制的机器人,你在制作中既能体会到搭建硬件结 构的乐趣,又可以学习到很多程序设计方面的知识。
“机器龟”是从机器人的外形和行为上得出的称呼,如果进行准确的描述,它 应该属于轮式移动平台,或称为小车机器人。虽然步行机器人比轮式机器人的动作 更灵活,外形也更讨人喜欢,但是轮式结构相对简单,造价也比较低,所以仍然是 机器人爱好者的选制作对象。实际上现在大多数移动机器人都是轮式驱动的,履 带式机器人可以看成轮式机器人的一个变种,它们只是结构不同,驱动方式是完全 一样的。小型轮式机器人的结构通常涉及3个部分。
(1) 底盘:活动底盘是整个机器人的基础,底盘一般由两个电机驱动。
(2) 执行器:执行器也称为受动器,即机器人底盘上搭载的执行元件,包括 云台、视频采集设备、机器手等。
(3) 传感器:传感器也搭建在底盘上面,它们的作用是感知机器人周围的环 境信息。
这只数字版机器龟,对这3个结构部分都有所体现。它有一个PWM驱动的活动 底盘,底盘上搭载了一个可旋转的传感器平台,机器人头部设置了一个距离传感 器,底盘下装有4个边缘传感器。说到这里,机器龟的大致结构就已经出来了,接 下来的工作就是寻找合适的材料搭建它的结构部分了。
动动脑筋,生活中很多常见的材料都可以作为机器人的零件。善于利用身边现 有的材料进行制作,可以带来若干好处。D一,也是Z明显的,可以节省你的荷 包;第二,使你养成深入细致的观察习惯。其实一些平时看起来毫不起眼的东西只 需要稍加雕琢,就能变成生动有趣的机器人。这次制作机器人底盘所使用的材料是 一块木地板的边角料。在木地板底盘的方案后面,还提供了两个可供参考的备选方 案。这几个方案的共同特点是材料灵活使用,造价超便宜。
底盘材料:
>> 木地板1块,实际需要大约120mm×200mm
>> 中型减速电机(6V、30r/min),1对,配轴连器、80mm 橡胶轮胎
>> 万向轮,1个
>>标准舵机,1个
>>洞洞板,2块
>>铝合金板(用于制作机器龟头部的传感器框架、舵机支架和电机支架),1块
>> 6V电池仓
制作工具:
>> 钢锯
>> 台钳
>> 锉刀
>>台钻,M3.2钻头
>>十字螺丝刀
>> 平口钳
图示为制作机器人底盘的主要材料。电机、轴连器和轮胎可以在网上比较大 的机器人材料店里成套购买。因为电机支架的结构比较简单,这里采用自制 的 方式 。
先切割两块铝板,制作一对L 形的电机支架。图中为电机安装好支架和轴 连器的样子。车轮的轮毂内侧是六角形的,可以直接配合轴连器固定。
木地板可以直接用钢锯切割成型,切割以后需要用锉刀将边缘打磨光滑,防 止掉皮。这次使用的是家里装修剩下的一块木地板,因为怕和现在地面上铺 的地板“撞衫”,就把它反过来用。背面的颜色看起来有点老式电木板的感觉, 给人的感觉既复古又亲切。木地板作为机器龟的底盘,全部的结构件和电子 部分都安装在上面。因为板材有一定厚度,建议使用台钻进行孔,不垂直的 孔将会给后续的安装带来麻烦。为了避免反复拆装,钻孔需要一次全部钻好。
用铝板制作一个安装舵机的U 形支架,后面要用它驱动机器龟的传感器平 台,这部分结构相当于机器龟的脖子。脖子的负荷非常轻,对舵机要求不高, 使用一般的标准38g舵机就可以了。
将电机、车轮、万向轮和舵机安装在底盘上的样子。底盘上面的空间很大, 可以用铜柱堆叠多块洞洞板。制作好的底盘比较重,证明事先选择中型电机 和车轮的决定是正确的。
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