收藏!7个为孩子打造机器人的方法
对于机器人的电子大脑,你可以使用树莓派、Arduino或其他类型的微控制器。你需要一个驱动板来控制电机,使其移动,使用轮子、轨道甚至腿。或者你可以创建一个机械臂。
在这里,我们聊一聊7个有趣的制造机器人的方法。
轮式机器人
最受欢迎的DIY机器人类似于一辆微型汽车,有底盘,通常有两个或四个轮子,有时有六个。
无论是使用Raspberry Pi、Arduino还是其他微控制器,你都需要一个电机驱动板将其连接到旋转车轮的直流电机。还需要便携式电源,例如充电宝或电池组。
底盘构成了机器人的主体。为此,可以购买一个套件,或者使用3D打印/激光切割零件或任何手头的材料从头开始构建自己的定制机箱。
对于棘手的地形,你的机器人可以配备履带,甚至可以像美国国家航空航天局的毅力号火星车一样配备摇杆转向架悬挂系统。
虽然可以添加可转向轮,但操纵机器人最简单的方法是使一侧的电机比另一侧更快。或者你可以使用带有倾斜滚轮踏板的特殊Mecanum车轮,使其能够侧向移动。
在机器人上添加传感器将有助于它在编程后自主移动。超声波距离传感器将使其能够避开障碍物,而向下的红外传感器可以用于跟踪地板上的黑线。
你甚至可以使用OpenCV等计算机视觉库添加一个摄像头,用于远程视频观看和物体识别。
自平衡机器人
两轮自平衡机器人使用带有加速度计和陀螺仪传感器的IMU(惯性测量单元)来检测运动和旋转。这使它能够相应地调整与电机的平衡,避免摔倒。
这需要对数学和一些高级编程有很好的理解,但当你的机器人能够滚动并保持直立时,结果会非常令人印象深刻。
足式机器人
制作和操作机器人腿比使用轮子要复杂得多,因为你需要创建灵活的腿关节,并在每个关节上添加一个伺服电机,使其能够精确移动。接头通常使用3D打印或激光切割制成。
建造一个有四条腿、六条腿或八条腿的机器人比两足机器人更稳定,更容易控制。不利的一面是,要连接所有的腿伺服系统,需要大量的布线。
双足机器人
如果你想制造自己的星球大战风格的机器人,这就是你要找的机器人。
虽然连接起来比拥有更多腿的机器人更简单,但两足机器人还有一个额外的挑战,那就是让它保持平衡,以免摔倒。
实现平稳的行走动作是让机器人在行走时保持直立的关键。您也可以选择安装带有加速度计和陀螺仪传感器的IMU(请参阅上面的自平衡机器人)。
对于一个更像人的机器人,你可以在你的创造中添加移动的手臂,甚至可以在它开始摔倒时用来帮助它保持直立。
机械臂
大多数工业机器人都是机械臂,用来拾取物品并对其进行操作。如果你想建立自己的,有一些套件可以让你开始。
与机器人腿一样,手臂将包括几个关节,每个关节都配有伺服电机,用于精确控制其运动。为了获得最大的灵活性,你需要一个有足够关节的手臂,包括一个旋转底座,它可以提供至少六个自由度(6DOF)。
要从头开始建造自己的手臂,你可以使用玩具建筑套件,也可以使用更专用、更精确的机器人建筑系统。
你甚至可以把你的机械臂安装在轮式机器人的底盘上,使其可以移动。
水下机器人
水和电子产品在本质上不是一个天然的组合。因此,你需要出色的外壳防水,以保护机器人内部的电子设备;为了额外的安全性,你甚至可能想在内部的有线连接上涂上树脂。
为了让你的迷你遥控潜水器移动,你需要连接到螺旋桨上的无刷电机。虽然横向转向与轮式机器人类似,但添加垂直螺旋桨将使你能够控制机器人在水中的深度。
陀螺仪将有助于感应机器人在水下的方位,而相机和灯光将使远程操作员能够看到。通过水将视频无线传输到另一台设备并不容易,因此建议使用电缆连接。
机器鱼
为了实现水下机器人的终极目标,你可以创造一种机器人鱼。这需要精确的3D打印和车身定制设计以及用于转向的可移动尾翼/尾翼。
学术研究团队创造了一些令人印象深刻的机器鱼例子,他们寻求一种谨慎的方式,与真实的鱼群一起游泳,以研究它们的行为。麻省理工学院CSAIL的一个团队创建了SoFi;这种机器鱼有一条巧妙的尾巴,灵感来自金枪鱼鳍中使用的生物系统。
总之,自己动手打造机器人并没有想象中困难,这个周末,就让我们开始吧!