机器人DIY基础知识及经验分享

      在论坛上经常可以看到有人说：“我是菜鸟，制作机器人需要什么基础？”。其实我可以回答大家：“基础就是你首先要学好数理化”，怎么样很意外吧！现在我来给大家讲讲为什么这么说。机器人制作综合性很强，它涉及机械制造、计算机、电子技术等很多领域，每一个领域都是以我们的数理化为基础的，还有就是要充分利用互联网的资源自我学习。 　　以下是我在论坛发过的一篇贴子，希望大家用心体会。 高手的秘诀 　　1.不要看到别人的回复第一句话就说：给个代码吧！你应该想想为什么。当你自己想 出来 再参考别人的提示，你就知道自己和别人思路的差异。 　　2.别小家子气，买本书几十块都舍不得，你还学个P。为了省钱看电子书，浪费的时间绝对超过书的价值。当然如果查资料，只能看PDF。 　　3.学习新的开发软件时，一定要看帮助手册。买的书不够全面。刚接触一个软件，什么都不 懂，就盲目的问东问西，让人看起来很幼稚。 　　4.不要蜻蜓点水，得过且过，细微之处往往体现实力。 　　5.把时髦的技术挂在嘴边，还不如把过时的技术记在心里。 　　6.看得懂的书，请仔细看；看不懂的书，请硬着头皮看。别指望看第一遍书就能记住和掌握什么——请看第二遍、第三遍。 　　7.多实践，去焊板子、调试，去写去调，只用软件模拟，是永远成不了高手的。 　　8.保存好你做过的所有的源程序、PCB、原理图等----那是你最好的积累之一。 　　9.对于网络，还是希望大家能多利用一下，很多问题不是非要到论坛来问的，首先你要学会自己找答案，比如google、百度都是很好的搜索引擎，你只要输入关键字就 能找到很多相关资料，别老是等待别人给你希望，看的出你平时一定也很懒！ 　　10 到一个论坛，你学会去看以前的帖子，不要什么都不看就发帖子问，也许你的问题早就有人问过了，你再问，别人已经不想再重复了，做为初学者，谁也不希望自己的帖子没人回的。 　　11，虽然不是打击初学者，但是这句话还是要说：论坛论坛，就是大家讨论的地方，如果你总期望有高手总无偿指点你，除非他是你亲戚！！讨论者，起码是水平相当的才有讨论的说法，如果水平真差距太远了，连基本操作都需要别人给解答，谁还跟你讨论呢。 　　什么样的人浮躁的人？ 　　浮躁的人容易问：我到底该学什么； 　　----踏踏实实的学点基本的吧？单片机不知道是什么就想去学ARM? 　　c语言不会想搞LINUX?别老是好高骛远。 　　浮躁的人容易问：谁有xxx源码？－－（你给人家多少钱啊？自己的劳动白送你？） 　　浮躁的人容易说：跪求xxx －－－（就算网络也要点尊严吧？） 　　浮躁的人容易说：紧急求救－－－（其实只是个简单的课程设计） 　　浮躁的人容易说：有没有xxx中文资料？－－－一个字：懒。别说别的。E文不行？谁不是从ABC学起的啊？ 　　浮躁的人容易说：求xxx,我的email是xxx@xxx.com，然后消失 ---- 你以为你是大爷啊，人家请你吃饭，还要喂　　到你口里不成？ 　　浮躁的人容易问：做单片机有钱途吗----只是为了钱，搞不好技术的，你去抢银行好了。 　　浮躁的人容易说：哪里有xxx芯片资料？（其实大部分资料网络上都有，但是偏偏来找人问，懒！） 　　浮躁的人分两种：只观望而不学的人；只学而不坚持的人； 　　浮躁的人永远不是一个高手。 　　看完后明白了吧，恭喜!你已经迈出了第一步。 机器人的组成 　　机器人一般是由以下模块组成: 1.语音模块 　　用于语音对话、语音控制。 2.灯光表达模块 　　用于机器人状态显示、感情表达（喜、怒、哀、乐） 3.控制模块 　　I/O 决策，即机器人的大脑，其控制能力及AI由编程者的水平决定。 4.传感器模块 　　对外界环境的的感知。 5.电源模块 　　为机器人提供能源，常用有3v、5v、6v、9v、12v。 6.减速电机 　　常用于机器人行走驱动，根据需要选择变比。 7.驱动模块 　　机器人的执行机构，常选用行模中的舵机。 8.视频模块 　　机器人的眼 9.机械模块 10.无线通讯模块 11.控制软件 　　一个简单的机器人是由单片机电路、红外传感器、减速电机 程序这是大多数人认同的，但是我要向大家说这种认识　是错误的，真正的机器人不是几片单机和几台电脑就可以解决,关键就是‘机器人’中这个‘人’字，还需要我们一代代的努力。 　　以上讲的有点简单，先写出。 机器人的工作原理 　　机器人是机器有人的特点，我们可以从人自身出发就容易理解他的工作原理了. 简单的讲就是传感器将得到的信息送到处理器决策执行驱动器的动作。 常用工具的使用 1.电源插座 　　电源插座买的时候要选插口多的那种，否则在以后的使用中你会发现插口不够用，把电烙铁和可调稳压电源的插头插上。 2.电烙铁的使用 　　电烙铁是进行无线电制作不可缺少的工具之一，电烙铁是用来焊锡的，为方便使用，通常做成“焊锡丝”，焊锡丝内一般都含有助焊的松香。松香是一种助焊剂，可以帮助焊接，可到药店购买。松香可以直接用，也可以配置成松香溶液，就是把松香碾碎，放入小瓶中，再加入酒精搅匀。注意酒精易挥发，用完后记得把瓶盖拧紧。瓶里可以放一小块棉花，用时就用镊子夹出来涂在印刷板上或元器件上。注意市面上有一种焊锡膏（有称焊油），这可是一种带有腐蚀性的东西，是用在工业上的，不适合电子制作使用。还有市面上的松香水，并不是我们这里用的松香溶液。新的电烙铁不能拿来就用，需要先给烙铁头镀上一层焊锡。方法：给电烙铁通电，待温度升高以后，再用焊锡丝融化在烙铁头上，使烙铁头上镀上一层焊锡，烙铁头镀上焊锡，不但能保护烙铁头不被氧化，而且使烙铁头传热快，吃锡容易，焊接质量也容易得到保证。电烙铁使用时间长了以后，烙铁头会变黑或变得不平，这时候可以用锉刀锉平，然后再镀上焊锡。最好买一个烙铁架，平时电烙铁不用时可以将电烙铁放在烙铁架上。使用烙铁时，烙铁的温度太低则熔化不了焊锡，或者使焊点未完全熔化而成不好看、不可靠的样子。太高又会使烙铁不能蘸上锡。另外也要控制好焊接的时间，电烙铁停留的时间太短，焊锡不易完全熔化、接触好，形成“虚焊”，而焊接时间太长又容易损坏元器件，或使印刷电路板的铜箔翘起。一般一两秒内要焊好一个焊点，若没完成，宁愿等一会儿再焊一次。焊接时电烙铁不能移动，应该先选好接触焊点的位置，再用烙铁头的搪锡面去接触焊点。 3.万用表的使用 　　万用表的使用的注意事项 　　a在使用万用表之前，应先进行“机械调零”，即在没有被测电量时 ，使万用表指针指在零电压或零电流的位置上。 　　（2）在使用万用表过程中，不能用手去接触表笔的金属部分 ，这样一方面可以保证测量的准确，另一方面也可以保证人身安全。 　　（3）在测量某一电量时，不能在测量的同时换档，尤其是在测量高电压或大电流时 ，更应注意。否则，会使万用表毁坏。如需换挡，应先断开表笔，换挡后再去测量。 　　（4）万用表在使用时，必须水平放置，以免造成误差。同时， 还要注意到避免外界磁场对万用表的影响。 　　（5）万用表使用完毕，应将转换开关置于交流电压的最大挡。如果长期不使用 ，还应将万用表内部的电池取出来，以免电池腐蚀表内其它器件。 欧姆挡的使用 　　一、选择合适的倍率。在欧姆表测量电阻时，应选适当的倍率，使指针指示在中值附近。最好不使用刻度左边三分之一的部分，这部分刻度密集很差。 　　二、使用前要调零。 　　三、不能带电测量。 　　四、被测电阻不能有并联支路。 　　五、测量晶体管、电解电容等有极性元件的等效电阻时，必须注意两支笔的极性。 　　六、用万用表不同倍率的欧姆挡测量非线性元件的等效电阻时，测出电阻值是不相同的。这是由于各挡位的中值电阻和满度电流各不相同所造成的，机械表中，一般倍率越小，测出的阻值越小。 万用表测直流时 　　一、进行机械调零。 　　二、选择合适的量程档位。 　　三、使用万用表电流挡测量电流时，应将万用表串联在被子测电路中，因为只有串连接才能使流过电流表的电流与被测支路电流相同 。测量时，应断开被测支路，将万用表红、黑表笔串接在被断开的两点之间 。特别应注意电流表不能并联接在被子测电路中 ，这样做是很危险的，极易使万表烧毁。 　　四、注意被测电量极性。 　　五、正确使用刻度和读数。 　　六、当选取用直流电流的2.5A挡时，万用表红表笔应插在2.5A测量插孔内 ，量程开关可以置于直流电流挡的任意量程上。 　　七、如果被子测的直流电流大于2.5A，则可将2.5A挡扩展为5A挡 。方法很简单，使用者可以在“2.5A”插孔和黑表笔插孔之间接入一支0.24欧姆的电阻 ，这样该挡位就变成了5A电流挡了。接入的0.24A电阻应选取用2W以上的线绕电阻，如果功率太小会使之烧毁。 传感器 　　传感器是用于机器人对环境的感知就象人的眼睛有视觉、皮肤有知觉一样，然后把得到的信息转变成电信号供处理系统分析处理。 　　传感器种类很多，你可以根据需要选择传感器比如用在方向就用方向传感器；用在视觉就用视觉传感器。这里只是说说实际选择起来就不这么简单了，要根据要求、参数进行选择. 驱动器 　　驱动器的种类很多，我只讲两种比较常用的驱动器。 1。减速电机(我们常在电动玩具中拆下的带齿轮箱的小马达，就是减速电机) 　　由拖动电动机与齿轮减速装置耦合而成, 减速装置的作用用一句话概括，就叫做变速变扭，即增速减扭或减速增扭。为什么减速可以增扭，而增速又要减扭呢？ 　　设电机输出的功率不变，功率可以表示为 N = wT，其中w是转动的角速度，T是扭距。当N固定的时候，w与T是成反比的。所以增速必减扭，减速必增扭。减速电机一般用做机器人的动力驱动,也就是机器人的腿. 2.伺服电机 　　微型的伺服电机在无线电业余爱好者的航模活动中使用已有很长一段历史，而且应用最为广泛，国内亦称之为“舵机”，含义为：“掌舵人操纵的机器”。可见，微型伺服电机主要用作运动方向的控制部件。伺服电机本质上是可定位的电机。当伺服电机接受到一个位置指令，它就会运动到指定的位置。因此，个人机器人模型中也常用到它作为可控的运动关节，这些活动关节我们也常称它为自由度。 3.伺服电机的优点： 　　大扭力、控制简单、装配灵活、相对经济，但它亦有着先天的不足：首先它是一个精细的机械部件，超出它承受范围的外力会导致其损坏，其次它内藏电子控制线路，不正确的电子连接也会对它造成损毁，因此，很有必要在使用前先了解伺服电机的工作原理，以免造成不必要的损失。 4.伺服电机内部结构： 　　一个伺服电机内部包括了一个直流电机；一组变速齿轮组；一个反馈可调电位器；及一块电子控制板。其中，高速转动的直流电机提供了原始动力，带动变速（减速）齿轮组，使之产生高扭力的输出，齿轮组的变速比愈大，伺服电机的输出扭力也愈大，也就是说越能承受更大的重量，但转动的速度也愈低。 5.伺服电机的工作原理： 　　一伺服电机是一个典型闭环反馈系统，其原理可由下图表示：减速齿轮组由电机驱动，其终端（输出端）带动一个线性的比例电位器作位置检测，该电位器把转角坐标转换为一比例电压反馈给控制线路板，控制线路板将其与输入的控制脉冲信号比较，产生纠正脉冲，并驱动电机正向或反向地转动，使齿轮组的输出位置与期望值相符，令纠正脉冲趋于为0，从而达到使伺服电机精确定位的目的。 6.伺服电机的控制： 　　标准的伺服电机有三条控制线，分别为：电源、地及控制。电源线与地线用于提供内部的直流电机及控制线路所需的能源，电压通常介于4V—6V之间，该电源应尽可能与处理系统的电源隔离（因为伺服电机会产生噪音）。甚至小伺服电机在重负载时也会拉低放大器的电压，所以整个系统的电源供应的比例必须合理。输入一个周期性的正向脉冲信号，这个周期性脉冲信号的高电平时间通常在1ms— 2ms之间，而低电平时间应在5ms到20ms之间，并不很严格. 简单的说伺服电机用在控制精度要求比较高的地方(比如机器人的手)。 用什么语言编程 　　很多人问我你用什么语言编程，告诉大家DEBUG、BASIC、ASM、C、C  、DELPHI我都用，其实用什么语言并不重要，关键是你的思路和算法最重要，语言不过是一种表达方式。 　　机器人硬件一旦完成，要想使机器人按我们的意愿进行工作及机器人智能水平的高低都是在软件中得到体现，所以说软件编程是机器人最重要的一个环节. 　　不过这里还是要说一下,如果你是个入门者我推荐你从basic学起循序渐进。好了，基础课到这就告一段落，大家可能会说我讲的不够具体没有深入细节,是的一是我时间不太多；二是给入门者介绍下方向让他们知道以后该专攻那些方面；三是我想通过后面的实例让大家自己体会。