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如何制作自己的机器人!

在电视或者网络平台时常能看到一些功能惊人的机器人,那时候的我们除了惊叹科技的强大之外,也时常会问这个机器是怎么做出来的?自己能不能也制作一个属于自己机器人。下面我们就来讲解下如何制作一只机器人。

机器人四步骤

制作机器人一共包含了四个步骤:机器人概念设计、零件选用、机器人组装、和程控。

一、机器人概念设计

制作机器人的第一步,并不是直接拿起木板到锯床上切割。而是拿出白纸,先将想做的机器人雏型规划出来。这阶段,主要需定义机器人的功能、决定机器人的载具和移动方式,以及确认预定采用的机器人的控制方式。

蜘蛛机器人设计图

1.定义机器人的功能:

第一只机器人的功能建议不要太过困难或复杂,最好以进行简单的任务为目标(记得KISS法则吗?)。在这个阶段,我们希望可透过设计和组装的过程,来学习和机器人相关的知识和技能,并藉此慢慢累积成就感和经验。所以让我们暂时将制作出钢铁人飞行装的伟大计划,推迟到之后几个项目再来执行。

2.决定机器人的载具和移动方式:

机器人的载具可能是机械手臂、八脚蜘蛛、或是轮车等等。同时也须思考机器人该要如何移动,用双脚、四肢、八爪或是用轮子。

3.确认机器人的控制方式:

要使用有线控制(电线、网络线)?无线控制(红外线、蓝芽、WIFI、GPRS、无线射频)?还是自主控制?

二、零件选用

在完成初步的概念设计以后,接下来就进入挑选所需装置与零件的阶段。需要选用的零件包含:驱动器、动力源、控制板、马达控制器和感知器等等。我们建议刚入门的的玩家,从驱动器开始挑选。例如直流马达伺服电机等。接下来,再选择可以和驱动器搭配的控制板及驱动器控制板,最后是感知器,像是摄影机、超声波测距仪等等装置。

※零件选用小提示:

1. 在选择驱动器时,要先确认机器人所需要的规格。像是力量输出、制动方式等。这类讯息可以由网络搜寻,以及从驱动器的规格书上找到。

2. 选用市面上普及的零件。由于在机器人制作的过程中,很常会遇到问题,而普及常用的的零件因为用户多,较容易由网站、社群、坊间书籍或玩家团体中获得支持。

3. 在动力来源部分,建议使用高电容量、并能维持输出1安培电流的充电电池。

三、机器人组装

在凑齐了所有需要的零件和装置之后,接下来我们将要把机器人制作出来。这个阶段主要着重在两个部分:机器人的骨架结构设计与制作,以及将所有零件和装置装配起来。

组装中的机器人

骨架结构的设计与制作看似直觉,却经常是制作机器人过程中最耗时费工的阶段。坊间有各式各样的材料可以选用,一如前文所提的KISS法则,尽量选择易获得、好加工又具有一定刚性的材料来制作结构体,像是瓦楞纸、木材、金属薄板或是3D打印等。如果可以,好好地应用3D绘图软件来协助设计,它可以帮助我们更直觉的看到最终成品的外观,也同时能够省下许多尝试错误的时间。

由于是入门机器人制作,这里暂时先不把工业产品设计的程序考虑进来,也就是「将脑中的雏型概念可视化、制图、制作样品,直到最终完成成品」这样的一个流程。同时,机器人的外观,在现阶段也先不用太过在意。

四、程控机器人

最后一个步骤,也是为机器人开光点眼、注入灵魂的关键步骤,就是将程序烧入机器人的芯片中。在完成这个步骤之前的机器人,我们只可以将它视为一台昂贵的玩具。要能完成这个步骤,有需要具备另一大块的技术能力——对机器人控制的知识,还有计算机程序编写的技能。这部分的知识可以从网站、社群和书籍中获得;市售的控制板一般也会提供人机软件接口,供开发者使用。

撰写程控机器人

总结

上述的机器人制作步骤,只是依据过去开发机器人的经验,并汇整其他玩家前辈心得所做出来的建议。最终还是需要你马上拿出白纸,开始着手规画你的机器人!