一个国内机器人爱好者的作品

我以前做的都属于业余级机器人，积累了一些机器人设计、零件加工、组装等方面的经验。机器人爱好者想做机器人，但却觉得不知从何下手，原因有很多，其中之一可能是爱好者对自己想做的机器人的愿景过高在作怪。作为业余爱好者，没有专业设备和经费，想做出科幻片里的机器人是不容易的。但不妨我们开动脑筋，想出一些既简单、有趣又有用的机器人来做。如果实在不知做什么样的机器人，那么看一些和机器人相关的影视作品，非常有助于开阔思维。
其实机器人本来就是为方便人们而研制的，我们何不从生活需要出发做一些有用的机器人呢？
吸尘机器人能够帮助人们清扫地面，从而保持地面清洁，减少家务劳动负担。吸尘机器人又是一种小型轮式移动机器人，没有复杂的机械结构，结构和功能设计自由度很大，可以做的很复杂，作为博士科研项目，也可以做的很简单，同样能完成简单的清扫任务。
我们首先要思考这种机器人有什么功能。首先它能在地上跑，由于房屋障碍物复杂，要求机器人能灵活转向，因此最好选择两个主动轮、一个万向轮的三点式驱动结构。要完成避碰功能，我们要在机器人四周设置碰撞检测装置，这种传感器可能是碰撞开关、超声波测距仪、红外测距仪甚至激光测距仪，爱好者根据自身情况随意选择。为完成吸尘功能，需要在底盘上开个吸尘口，同时在机器人合适部位安放真空泵。
完成了功能构想，我们要思考机器人具体形态，以及内部各个元件的分布。要进行三维空间结构构思。尽量使机器人体积小巧，同时注重结构坚固、使用方便，对于移动机器人，要考虑重量平衡，如果机器人重量不平衡可能向前、后栽倒。考虑到机器人需经常原地转向，外形应做成圆柱形。先在底盘上布置主要部件，比如传感器、电路板、真空泵、驱动装置，然后在放置次要部件，比如电池，用电池来配平机器人前后重量。
我们可以先在一张纸上画出机器人底盘轮廓，然后将各种元件在纸上摆放，不断调整各自位置。有条件的爱好者可以考虑通过“计算机辅助设计”来进行结构设计。对于机器人初步结构设计，我建议使用3DMAX三维动画软件，该软件相对于UGAUTOCAD等专业软件
具有易学易用的特点，简单的三维建模直接用鼠标拖拽就可实现，做初步设计效率非常高。
设计完善系统结构后，爱好者需要考虑实现这些功能的电路，首先根据机器人主要部件，如传感器、液晶显示器、电动机等设计相应的驱动电路，然后根据机器人功能设计控制电路，并将驱动电路链接到控制电路上。爱好者最好现在纸上画出电路大体连接，然后在Protel等电路设计软件中绘制详细的电路图。为确保电路好使，爱好者最好在仿真软件中对所有电路进行仿真，但根据我的经验，仿真软件多给予电路学基本公式进兴算，公式是真实的抽象，忽略了很多细节问题，因此仿真结果不是完全可靠的。有条件应该在面包板上搭建所有电路进行实物测试。
关于电路板设计：电路板上元件分布非常重要，好的元件分布不仅能带来布线方便，抗干扰，同时要结合机器人结构进行设计，考虑与其他外部器件连接方便、散热容易，对于要求高的机器人还要考虑人机交互方便的问题等。可以先将各种元件插在泡沫板上调整布局，满意后再绘制PCB电路板。
如何获得机器人外壳？或者主体结构构件？现在自己周围转转，看看有没有什么东西能用的上，找不到的话到大型超市去找，那些塑料盒、脸盆、衣服挂、晾衣架、真空吸盘……全部可以作为机器人结构件。
电钻是不可少的工具。对于很多塑料构件，除了用锯切割外用电钻切割也是很好的方法。铣床既是靠旋转“钻头”实现切割工件的。一般小型电钻为12V变压器供电，变压器输出功率不够，当电钻钻比较硬的东西时容易卡住，如果换用12V蓄电池给电钻供电，蓄电池输出功率非常大，你会发现电钻立刻变得动力十足。
电热式胶枪是很方便的粘接工具。胶枪总是忘下滴热熔胶，用一个易拉罐底接着这些胶积攒多了后把它放在电烙铁散热片上，一会易拉罐底里的胶就会融化，然后用牙签沾着胶摸到需要的位置。有很多地方比较狭窄，胶枪头插不进去，只能用牙签沾溶胶涂进去。
测试机器人时最好选用同时能够显示电流和电压的调压电源。因为测试时可以同时看到电源输出电压和电流，如果电路有短路或者某些故障会造成电流过大，能够及时通过电源上的电流表发现。
下面我给大家展示一些我近几年的一些作品，希望能够对你有所启发。两自由度机械臂：用易拉罐做外壳，用四驱车电机带动一个螺丝旋转，螺丝上套着的螺母就会前后移动。当时我还以为这种传动装置是我发明的呢。
寻光小车，电路很简单，就2个三极管开关电路，两个继电器和两个光敏电阻。
大二偶然机会遇到了一个和自己有共同爱好的同学，从此两人开始一起努力，参加电子大赛运水机器人：
参加电子大赛时做的“通用移动机器人底盘”
在“通用底盘”上面摞上显示器和超声波测距仪，小车是实现了自动避障：
有一天家里的大钟摔坏了，我就用钟的外壳做了个“智能吸尘器”：
当时还没接触到淘宝网，不知道上哪买真空泵，没办法买个航模的喷气式涵道浆发动机做吸尘泵。用一个舵机带动一个超声波测距仪进行330度旋转，扫描周围环境的障碍物状况。
中盘内侧有碰撞开关检测碰撞。
我在图书馆看过一本书，介绍控制论作者早年研制的“沃尔特海龟”，电子海龟没电了会自动回到窝棚充电，充满了自己到外面玩耍，这是机器生命的雏形。我受到启发，自己做了一个单片机版的“海龟”。光电二极管用于寻找哪里光强适合充电，背上背着太阳能电池，前面还有一排红外线对管，用于防跌落。实际上原本那些红外对管是用来检测地面标志线的，原计划通过某种有学习能
力的程序，使机器人能够自主识别地面标志，而后能够通过沿地面标志走到大更好地充电地点。
学了AVR单片机才知道51单片机是多么的简陋。从此我不能对51单片机和AVR单片机一视同仁了。用AVR做的第一个机器人小车。
AVR小车一个单片机，输出8路PWM，控制8个舵机，组成一个颤巍巍的机械臂。
即将毕业，离开呆了2年的实验室，我和我的同学在这里一起为电子大赛拼命奋斗过。他觉得那是痛苦的记忆，我却觉得那是激动人心的记忆。每天都怀着梦想，可爱的实验室。这只是一个小池塘，还有大海等待人们去畅游。
资源篇
最大最全的机器人技术资料网站：http://www.google.cn
不要奇怪，不会用google的开发者不是好的开发者，几乎所有的入门级问题都可以在google上找到答案，google是最好的自学伴侣。
中文机器人网站：
机器人天空：http://www.robotsky.com
创建于05年的中文机器人网站，拥有强大的原创力量，每年都会为广大机器人爱好者奉上一大批图文并茂的精彩原创文章，是初学者的首选之地。
机器人爱好者：http://www.roboticfan.com/
国内老牌的机器人网站，拥有雄厚的人气底蕴和支持力量，并且经常组织一些机器人爱好者的聚会活动。
机器人智能网：http://www.robotain.com/
近几年新晋的机器人网站，拥有很多的原创机器人资讯与机器人工程。
机器人基地：http://www.robotbase.cn/
拥有国内最全的机器人制作相应器材支持，各种控制器、驱动器、传感器应有尽有，国内机器人制作爱好者的必备收藏。
英文机器人网站：
不可否认，要论机器人方面的技术资源，网络上的英文资源要远比中文资源更丰富。因此，不要偷懒，买本英语词典来啃吧。
http://www.robots.net
拥有最新最全的机器人资讯，还有一个海量的个人机器人作品列表，每天都有更新。
http://www.letsmakerobots.com/
看其域名就知道了，Letsmakerobots，来做机器人吧。这是一个专门为动手制作机器人的爱好者服务的网站，网站上拥有非常多的个人爱好者制作机器人的详细过程，对入门者非常有帮助。
http://www.societyofrobots.com/
也是一个专门针对机器人制作者的网站，网站上有很多非常有用的经验文章。
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这个不用多说，借用一位机器人爱好者的话：“感谢马云及其八辈祖宗！”
网络之外，身处北京、上海、南京这些大城市的朋友可以关注一下本地的公立图书馆，毕竟想要系统的学习一门技术光靠网络是不行的，还需要老老实实捧起书本来慢慢啃，公立图书馆收费低廉，图书种类丰富，是非常好的信息宝库。