技术宅们自制最浪漫礼物：DIY 机器人（附教程）

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技术宅们自制最浪漫礼物：DIY 机器人（附教程）

2016-01-20 09:11:55

导读： 你想要学习如何制作你自己的机器人吗？有很多种可以DIY的机器人。大部分人想要让一个机器人从A点移动到B点。你完全可以通过模拟分量（analoguecomponents）或者购买初学者工具包来制作机器人。制作机器人是自学电子学和计算机编程的一种非常好的方式。

　　FacebookCEO马克·扎克伯格（MarkZuckerberg）周末在Facebook个人页面上撰文，公布了他2016年的一大目标：开发能控制家庭环境的人工智能技术。
　　以下是扎克伯格的文章全文：
　　每年，我都会接受个人挑战，学习新事物，在Facebook的工作以外获得成长。近年来，我设定的挑战包括每月读两本书，学习中文，以及每天认识一位新朋友。
　　2016年，我的个人挑战是开发简单的人工智能技术，控制家庭环境，并协助我开展工作。这类似于《钢铁侠》中的人工智能助手贾维斯。
　　最开始，我将了解市场上已有什么样的技术。随后，我将教会人工智能助手理解我的语音，以控制家中一切，包括音乐、照明和温度等等。我将教会它识别朋友们的面部图片，在朋友们按门铃时让他们进入。我将教会它提醒我，当我没有陪伴着女儿麦柯斯时，她的房间里是否发生了什么事需要我去查看。关于工作，它将通过虚拟现实实现数据可视化，帮助我开发更优秀的服务，更有效地领导我的组织。
　　每次挑战都有一个主题，而今年的主题就是发明。
　　在Facebook，我花了很多时间与工程师们合作，开发新产品。深入了解技术项目的细节使我获益良多。关于Internet.org，我们探讨开发太阳能飞机和卫星，提供互联网接入服务；关于Oculus，我们会了解所涉及的控制器或软件的细节；关于Messenger，我们讨论通过人工智能回答你的问题。但自行开发产品将带来完全不同的收获。因此，今年我的个人挑战就是去做这件事。
　　对我自己来说，编写代码是有趣的智力挑战。我很期待，在经过一年的学习后可以与你们分享。
　　by扎克伯格
　　制作一个贾维斯那样的机器人，自然不是一件容易的事，这篇文章也只是机器人教学入门，很难有“强大”的智能。但是像扎克伯格一样去探索，去好奇，去挑战2016的自己，是我们都可以做的事情。
　　你也可以@身边的某人，让Ta给你做一个可爱的机器人，这是2016年最浪漫的礼物了~
　　教学全文
　　制作一个机器人只需要五步：组装机器人；给机器人接线；连接电源；安装Arduino软件；给机器人编程。
　　你想要学习如何制作你自己的机器人吗？有很多种可以DIY的机器人。大部分人想要让一个机器人从A点移动到B点。你完全可以通过模拟分量（analoguecomponents）或者购买初学者工具包来制作机器人。制作机器人是自学电子学和计算机编程的一种非常好的方式。

　　第一步：组装机器人


　　1.收集元件。为了制作一个基本的机器人，你将需要一些简单元件。你能从附近的业余爱好者商店或者在线零售店买到大部分元件（如果不是全部的话）。一些基本的工具包也可能包括所有的元件。这款机器人不需要很多的焊料。
　　ArduinoUNO（或者其他的微控制器）
　　2个连续旋转舵机
　　2个适合上述舵机的轮子
　　1个连铸机辊
　　1个小型无焊料的试验电路板（要找一个每边有两个正负线的电路板）
　　1个远程传感器（有四脚连接器电缆）
　　1个包含1个1万欧姆的电阻的按钮开关
　　1套线对板连接器
　　1个6xAA的电池支架，包含一个9VDC插座
　　1包跨接线或者22gauge的布线用电线
　　强力双面胶带或者热粘接剂


　　2.翻转电池支架，背面朝上。你将会用这个电池支架作为机器人身体的基础


　　3.将两个舵机与电池支架末端对齐。这应该是电池支架的电线伸出来的末端。舵机应该触到底部，并且每个舵机的旋转部分应该在电池支架的两边。舵机被合理的对齐是很重要的，这是为了让轮子放的直一些。端机的电线应该从电池支架的背部出来。


　　4.用胶带或胶水黏贴舵机。确定它们被牢牢地粘在一起。舵机的背部应该和电池支架的背部紧紧地贴在一起。
　　舵机现在应该占了电池支架背部的一半


　　5.将电路板平行贴在电池支架背部空下的区域上。它应该距离电池支架前端有一点点距离，横向在电池支架两边应该露出一小部分。在下一步之前，确定它粘附的很牢。“A”排应该很接近舵机。


　　6.将Arduino微控制器粘在舵机的顶部。如果两个舵机放的很合适的话，应该它们之间的接触部分应该有一段平的区域。将Arduino微控制器放在这部分区域上，以使Arduino的USB和电源线朝后（远离电路板）。Arduino的前端应该刚刚与线路板有重叠。


　　7.将轮子装在舵机上。将轮子紧紧的装到舵机的旋转部分中。这可能需要很大的力量，因为轮子被设计目的就是为了紧紧嵌入舵机来提供最大的牵引力。


　　8.将连铸辊接在接线板底部。如果你把机身反过来，你应该看到电路板露在外边一点。将连铸辊装到露在外面的部分，必要的话使用冒口。连铸辊的作用是前轮，方便机器人转向。
　　如果你买了一个工具包，里面可能附带了一些对应连铸辊的冒口，以保证连铸辊接触地面。

　　第二步：给机器人接线


　　1.改造两个三脚连接器。你将用这些将舵机连到电路板上。移动针部，让两边距离相等。


　　2.插入两个连接器到电路板E排的1-3插口和6-8插口。确定它们被牢牢的插入。


　　3.将舵机电缆连到连接器上，黑色电缆在左边。（接到1口和6口上）。这会将舵机与电路板连接在一起。确定左边的舵机连接到左边的连接器上，右边的舵机连接到右边的连接器上。


　　4.红色跨接线分别从C2针和C7针连到红色导轨（正级）针上。确定你用的是电路板后部的红色导轨针（redrail）（靠近机身的其他部分区域的红色导轨针）。


　　5.将黑色跨接线分别从B1针和B6针接到蓝色导轨针（地线）上。确定你用的是电路板后部的蓝色导轨针（bluerailpins）。不要插到红色导轨针上。


　　6.白色跨接线从Arduino的针12和针13连接到A3和A8上。这让Arduino控制这些舵机和轮子。


　　7.将传感器装到电路板前面。它不能插到电路板的外部电源区域中，应该插到第一排J行中。确定你精确地插到了中间区域，两边有数量相等的针数剩余。


　　8.黑色跨接线连接针I14和传感器左侧第一个可用的蓝色针。这会让传感器接地。


　　9.黑色跨接线连接针I17和传感器右侧第一个可用的红色针。这给传感器提供电力。


　　10.白色跨接线连接针I15和Arduino上的针9，类似地，再连接针I16和针8。这将传感器的信息提供给微控制器。

　　第三步：连接电源


　　1.翻转机身，看到支架中的电池。让其电池支架的电缆线从左下角伸出。


　　2.用红色的电缆线连接左下角的弹簧。一定要确定电池支架放置正确。


　　3.用黑色电缆线连接右下角最后一个弹簧。这两个电线给Arduino提供正确的电压。


　　4.将上述红色和黑色的电线连到电路板最右边红色和蓝色的针上。黑色电线应该插入到蓝色导轨针的针30处。红色电缆线应该插到红色电缆线的针30处。


　　5.黑色电线连接Arduino上的GND针和电路板后部的蓝色导轨针。蓝色导轨针处连接位置是针28.


　　6.一个黑色电线连接电路板后部的蓝色导轨针和前部的蓝色导轨针（位置均在针29处）。不要连接红色导轨，因为那样很可能损坏Arduino。


　　7.连接电路板前部的红色导轨针（针30）到Arduino上的5V针。这将会给Arduino提供电力。


　　8.在两排的间隔处pin24-26处插入按钮开关。这个开关让你不需要通过拔电源就能关闭机器人。


　　9.用一根红色线连接H24和传感器右侧下一个可用的针。这会给按钮提供电力。


　　10.用电阻连接H26和蓝色导轨针。直接将电阻与针连接，并连到几步之前用到的黑色线旁边。


　　11.用一根白色线连接G26和Arduino的针2处。这让Arduino在按钮那里注册。

　　第四步：安装Arduino软件


　　1.下载并提取ArduinoIDE。这是Arduino的开发环境，这样，你可以将指令编程并上传到你的Arduino微型控制器中。你可以从arduino.cc/en/main/software网站中免费下载它。解压下载下来的文件，找到该文件夹，不需要安装程序，只需要双击arduino.exe来运行它。


　　2.将电池架连到Arduino上。给Arduino的连接器接上电池组来为其提供电力。


　　3.用USB将Arduino接入电脑。Windows很有可能不识别这个设备。


　　4.按下win+R，并输入“devmgmt.msc”。这会调出设备管理器。


　　5.右击在“其他设备”选项中的“未知设备”，并选择“更新驱动软件”。如果你没有看到这个选项，点击“属性”，选择“驱动”标签，接着点击“更新驱动”。


　　6.选择“浏览我的电脑来寻找驱动软件。”选择ArduinoIDE中自带的驱动软件。


　　7.点击“浏览”，接着找到你之前下载并解压好的文件夹。你会在文件夹里找到一个名为“drivers”的文件夹。


　　8.选择“drivers”文件夹，并点击“确定”。如果你被警告“这是未知软件”，确认你想要继续。

　　第五步：为机器人编程


　　1.双击IDE文件夹中的“arduino.exe”启动ArduinoIDE。你会看到一个空白的工程。


　　2.粘贴以下代码来让你的机器人可以走直线。以下的代码将会让你的Arduino不停地前进。

1. #include <Servo.h> // this adds the "Servo" library to the program
   
2. 
   
3. // the following creates two servo objects
   
4. Servo leftMotor;
   
5. Servo rightMotor;
   
6. 
   
7. void setup()
   
8. {
   
9.     leftMotor.attach(12); // if you accidentally switched up the pin numbers for your servos, you can swap the numbers here
   
10.     rightMotor.attach(13);
    
11. }
    
12. 
    
13. 
    
14. void loop()
    
15. {
    
16.     leftMotor.write(180); // with continuous rotation, 180 tells the servo to move at full speed "forward."
    
17.     rightMotor.write(0); // if both of these are at 180, the robot will go in a circle because the servos are flipped. "0" tells it to move full speed "backwards."
    
18. }

复制代码

　　3.构建并上传代码。点击左上角的“向右的箭头”来将代码构建并上传到USB连接着的Arduino。
　　你可能想要把机器人拿起来，因为一旦代码上传好，它会继续向前移动。



　　4.增加关闭功能。增加代码到源代码的“voidloop”部分中来激活关闭功能。具体位置在“voidloop”中“write”函数上面。

1. if(digitalRead(2) == HIGH) // this registers when the button is pressed on pin 2 of the Arduino
   
2. {
   
3.     while(1)
   
4.     {
   
5.         leftMotor.write(90); // "90" is neutral position for the servos, which tells them to stop turning
   
6.         rightMotor.write(90);
   
7.     }
   
8. }

复制代码

　　5.上传并测试你的代码。有了增加后的关闭功能，你可以上传并测试机器人了。它应该在你按下按钮之前不停的前进，当你按完后，它会停止。

1. if(digitalRead(2) == HIGH) // this registers when the button is pressed on pin 2 of the Arduino
   
2. {
   
3.     while(1)
   
4.     {
   
5.         leftMotor.write(90); // "90" is neutral position for the servos, which tells them to stop turning
   
6.         rightMotor.write(90);
   
7.     }
   
8. }

复制代码

qiansi506

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