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给道友们发个六足机器人的自做教程

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别人的教程


1楼2012-11-30 17:35回复

    仿生原理分析:六足机器人又叫蜘蛛机器人,是多足机器人的一种。仿生式六足机器人,顾名思义,六足机器人在我们理想架构中,我们借鉴了自然界昆虫的运动原理。 足是昆虫的运动器官。昆虫有3对足,在前胸、中胸和后胸各有一对,我们相应地称为前足、中足和后足。每个足由基节、转节、腿节、胫节、跗节和前跗节几部分组成。基节是足最基部的一节,多粗短。转节常与腿节紧密相连而不活动。腿节是最长最粗的一节。第四节叫胫节,一般比较细长,长着成排的刺。第五节叫跗节,一般由2-5个亚节组成;为的是便于行走。在最末节的端部还长着两个又硬又尖的爪,可以用它们来抓住物体。 行走是以三条腿为一组进行的,即一侧的前、后足与另一侧的中足为一组。这样就形成了一个三角形支架结构,当这三条腿放在地面并向后蹬时,另外三条腿即抬起向前准备替换。 前足用爪固定物体后拉动虫体向前,中足用来支持并举起所属一侧的身体,后足则推动虫体前进,同时使虫体转向。 这种行走方式使昆虫可以随时随地停息下来,因为重心总是落在三角支架之内。并不是所有成虫都用六条腿来行走,有些昆虫由于前足发生了特化,有了其他功用或退化,行走就主要靠中、后足来完成了。 大家最为熟悉的要算螳螂了,我们常可看到螳螂一对钳子般的前足高举在胸前,而由后面四条足支撑地面行走。


    3楼2012-11-30 17:38
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      kANKAN


      4楼2012-11-30 17:39
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        普通电机,减速电机,步进电机,伺服电机的区别
        这里讲的普通电机,步进电机,伺服电机指的是直流电的微型电机,平常我们接触到的也以直流电的居多。电机的学问很深,本文只是为初学者大致讲一下制作机器人常用的各种电机。
        电机,俗称“马达”,是指依据电磁感应定律实现电能的转换或传递的一种电磁装置。电动机也称(俗称马达),在电路中用字母“M”(旧标准用“D”)表示。它的主要作用是产生驱动转矩,作为用电器或各种机械的动力源,发电机在电路中用字母“G”表示。

        普通电机是我们平时间的比较多的电机,电动玩具,刮胡刀等里面都有。一般只有两个引脚,用电池的正负极接上两个引脚就会转起来,然后电池得正负极再相反的接在两引脚上电机也会向反转。这种电机有转速过快,扭力过小的特点,一般不直接用在智能小车上。


        5楼2012-11-30 17:40
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          减速电机减速电机就是普通电机加上了减速箱,这样便降低了转速,增加了扭力,使得普通电机有的更广泛的使用空间。


          7楼2012-11-30 17:41
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            火钳!


            8楼2012-11-30 17:41
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              步进电机 步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元步进电机件。在非超载的情况下,电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数,而不受负载变化的影响,当步进驱动器接收到一个脉冲信号,它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度,称为“步距角”,它的旋转是以固定的角度一步一步运行的。可以通过控制脉冲个数来控制角位移量,从而达到准确定位的目的;同时可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度,从而达到调速的目的。


              9楼2012-11-30 17:42
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                10楼2012-11-30 17:42
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                  舵机的认识和选购

                  SR403p 拆解图
                  工作原理:
                  控制电路板接受来自信号线的控制信号,控制电机转动,电机带动一系列齿轮组,减速后传动至输出舵盘。舵机的输出轴和位置反馈电位计是相连的,舵盘转动的同时,带动位置反馈电位计,电位计将输出一个电压信号到控制电路板,进行反馈,然后控制电路板根据所在位置决定电机的转动方向和速度,从而达到目标停止。
                  舵机的控制信号为周期是20ms的脉宽调制(PWM)信号,其中脉冲宽度从0.5ms-2.5ms,相对应舵盘的位置为0-180度,呈线性变化。也就是说,给它提供一定的脉宽,它的输出轴就会保持在一个相对应的角度上,无论外界转矩怎样改变,直到给它提供一个另外宽度的脉冲信号,它才会改变输出角度到新的对应的位置上。给舵机一个位置信号,电机就要转动,然后带动齿轮组,把电位器转到对应角度,然后电机停止,相反当有外界力量干扰这个角度,电位器的位置就会改变,舵机内部检测电路就会再让电机重新转动,带动齿轮组把电位器转到信号指令位置,然后电机再停止,但电路检测一直检测电位器没到指定位置,就会直接让电机转动,这样噪声就产生,而且外界干扰力量越大,噪声越大,舵机内部电机需要的电流也越大,如果电流大于舵机内部电板的额定电流,电板就烧了.
                  舵机内部有一个基准电路,产生周期20ms,宽度1.5ms的基准信号,有一个比较器,将外加信号与基准信号相比较,判断出方向和大小,从而产生电机的转动信号。由此可见,舵机是一种位置伺服的驱动器,转动范围不能超过180度,适用于那些需要角度不断变化并可以保持的驱动当中。比方说机器人的关节、飞机的舵面等。


                  13楼2012-11-30 17:46
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                    14楼2012-11-30 17:47
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                      六足机器人动力的分析
                      六足机器人采用了18个舵机作为关节件,通过之前对舵机的介绍我们知道舵机是由直流电机,减速齿轮组,电位器与相应控制电板组成,舵机里的耗电大户就是直流电机。9g舵机里的直流电机耗电量相对标准舵机里的要小,但18个舵机加起来仍然是很惊人的。9g舵机里的电机静载电流应该在100MA至150MA,而负载时电流会增大到500MA至600MA之间。这样18个舵机的电流需求范围大概就是2A至10A左右。
                      作为六足机器人动力的来源一般分为两种,一种是转换市电的电源,一种就是自储电的电池。
                      电源又可以分线性电源和开关电源两种,线性电源是先将交流电经过变压器降低电压幅值,再经过整流电路整流后,得到脉冲直流电,后经滤波得到带有微小波纹电压的直流电压。要达到高精度的直流电压,必须经过稳压电路进行稳压。开关电源是利用现代电力电子技术,控制开关管开通和关断的时间比率,维持稳定输出电压的一种电源,开关电源一般由脉冲宽度调制(PWM)控制IC和MOSFET构成。
                      简单来说,我们常用的电源一般都是线性电源,体积小,价格便宜,但普遍输出功率不大,电流很小,一般为几百mA至几A,达不到机器人的供电要求。而开关电源可以很轻易地进行高功率稳定输出,电流一般在几A至上百A,足够机器人供电使用。
                      电池种类有很多,干电池,铅蓄电池,镍镉,镍氢电池,锂电池等等,干电池的放电电流小,可以供电一两个舵机,但多了就不行了。铅蓄电池可以提供大电流放电,但体积比较大,不适合小型机器人携带。市面常用的镍镉,镍氢电池放电电流跟干电池一样,电流偏小,但也有模型厂商生产大电流放电的镍镉,镍氢电池,体积跟干电池差不多,可以用在机器人身上。

                      锂电池可以分为锂金属电池和锂离子电池,锂金属电池由于危险性大,很少应用于日常电子产品,而锂离子电池则在生活中使用广泛,比如手机电池和笔记本电池。锂离子电池又分两种,液锂电池(Li-ion)和锂聚合物电池(Li-polymer),液锂电池的形状类似干电池,圆柱形,单节电压标称3.7v,笔记本电池还有现在比较火的户外强光LED手电用的都是这种。而锂聚合物电池在形状上没有特别规定,一般是按电子产品的体积需求而定制,常见的形状就是扁长形,有正负金属电极引出,手机电池就是这种。日常应用的电子产品内部的锂离子电池同样也是小电流输出,而用在特殊模型上的锂离子电池就是大电流输出了,比如航模,车模。所以给机器人选择供电,不管什么电池,首要条件就是要看电池的放电电流大不大,能不能达到机器人的供电要求。
                      这里需要普及一下放电倍率的知识:电池的C值表示电池的放电率(电池放电倍率的简称);比如一个电池是1000MAH的容量,c值是15c,那么它最大放电电流就是1AX15=15A。大家在选择电池的时候可以计算一下,看看适不适合使用。
                      关于机器人的供电电压也要说一下,机器人使用的舵机一般标称6V电压,这个标称电压实际并不准确,只是说明了舵机在这个电压左右能达到性能和烧毁几率的平衡性。各种大电流放电的充电电池实际电压都会高于这个标称电压,比如模型用的标称6V镍氢电池组实际充满会在7v左右,而模型用的标称7.4v的锂离子电池组充满会在8.4v左右。需要降压到6V左右才能供机器人使用,降压需要降压模块,比如7805,LM2596芯片的DC-DC直流转直流降压模块等等,但这些降压模块的输出电流普遍偏小,要选择大电流输出的降压模块才行,或者就是几个小电流的降压模块并在一起扩流使用。
                      还一种方法就是利用二极管来降压,比如一个1N4007测试可以降0.3v,但一个二极管电流偏小,虽然标称1A,实际在500mA电流时发热量就很大了,所以要多个1N4007并联然后再串联多组,然后接到电池上才能既降压又能大电流输出。这是麻烦的方法,简单的就可以直接使用大功率整流桥,整流桥的内部是多个二极管交叉串并联,只需选择一组就行,比如D25XB80整流桥,标称25A的额定电流,实际接电池使用时发热量很小,锂电组充满8.4v接一片D25XB8018个舵机整体压降可以到6.9v,接两片可以降到6.5v,稍高于6v使用上没有问题。
                      最后要强调一下:最近发现大家都喜欢直接用电脑的USB供电来测试舵机和舵机板,这样是绝对不行的。舵机的电流需求比较大,即使是9G的小舵机,电流需求也比usb的500ma电流要大,usb可以给一个舵机供电,但你会发现转起来比较慢,这就是供电不足,同时usb的电压也被拉低了,如果再多接几个舵机,不好意思,要么烧舵机板,要么烧电脑的usb电板。


                      15楼2012-11-30 17:47
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                        前排求粉


                        16楼2012-11-30 17:47
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                          各种制作机器人的材料介绍
                          制作机器人的材料选择一直是机器人研究者,爱好者需要考虑的问题。工业机器人的制造材料与使用环境有很大关系,并且通常都需要长时间稳定的工作,所以制造材料选择是比较苛刻的。而民用,玩具型的机器人不必顾忌太多,几乎身边的任何东西都可以当制作机器人的材料。这里我们主要了解DIY机器人常见的材料,以便在不不同场合制作出不同的机器人。
                          日常制作机器人的材料一般分为三类:金属,塑料,木材。首先来说金属类的,金属材料是大家公认的制作机器人的正统材料,金属由于有很好的硬度,不易磨损,好看的光泽等等特性一直被人们所喜爱,几乎所有人都觉得只有金属制的物品才是品质质量的象征。但同样也说明了金属材料加工不易的缺点。制作机器人常用的金属材料是铝合金,少量用不锈钢,铝合金比不锈钢更方便加工,用于加工的铝合金一般常用的又有6061和7075两种,以6061位代表的6000系列铝合金中的主要合金元素为镁与硅,具有中等强度、良好的抗腐蚀性、可焊接性,氧化效果较好。而7000系列铝合金代表7075 主要含有锌元素,属于航空系列,是铝镁锌铜合金,是可热处理合金,属于超硬铝合金,有良好的耐磨性.也有良好的焊接性,但耐腐蚀性较差。6061的硬度虽然没7075高,但抗腐蚀比较好,所以市面上机器人肢体一般都是这种铝合金材质。 制作机器人中,塑料也是被人大量采用的材料,相比金属材料优势很明显:便于加工,缺点也明了:硬度低。常用的塑料有ABS、PVC、尼龙环氧树脂有机玻璃等 ABS树脂是五大合成树脂之一,其抗冲击性、耐热性、耐低温性、耐化学**性及电气性能优良,还具有易加工、制品尺寸稳定、表面光泽性好等特点,容易涂装、着色,还可以进行表面喷镀金属、电镀、焊接、热压和粘接等二次加工,广泛应用于机械、汽车、电子电器、仪器仪表、纺织和建筑等工业领域,是一种用途极广的热塑性工程塑料。 PVC主要成分是聚氯乙烯,又叫聚氯乙烯树脂,PVC材料在实际使用中经常加入稳定剂、润滑剂、辅助加工剂、色料、抗冲击剂及其它添加剂。具有不易燃性、高强度、耐气侯变化性以及优良的几何稳定性。 PVC对氧化剂、还原剂和强酸都有很强的抵抗力。然而它能够被浓氧化酸如浓硫酸、浓硝酸所腐蚀并且也不适用与芳香烃、氯化烃接触的场合。PVC可分为硬PVC和软PVC。其中硬PVC大约占市场的2/3,软PVC占1/3。软PVC一般用于地板、天花板以及皮革的表层,但由于软PVC中含有柔软剂(这也是软PVC与硬PVC的区别),容易变脆,不易保存,所以其使用范围受到了局限。硬PVC不含柔软剂,因此柔韧性好,易成型,不易脆,无毒无污染,保存时间长,因此具有很大的开发应用价值。 尼龙是一种高分子化合物合成纤维,为韧性角状半透明或乳白色结晶性树脂,作为工程塑料的尼龙分子量一般为1.5-3万。尼龙具有很高的机械强度,软化点高,耐热,磨擦系数低,耐磨损,自润滑性,吸震性和消音性,耐油,耐弱酸,耐碱和一般溶剂,电绝缘性好,有自熄性,无毒,无臭,耐候性好,染色性差。缺点是吸水性大,影响尺寸稳定性和电性能,纤维增强可降低树脂吸水率,使其能在高温、高湿下工作。尼龙与玻璃纤维亲合性十分良好。常用于制作梳子、牙刷、衣钩、扇骨、网袋绳、水果外包装袋等等。无毒性,但不可长期与酸碱接触。 环氧树脂是泛指分子中含有两个或两个以上环氧基团的有机高分子化合物,固化后的环氧树脂具有良好的物理化学性能,它对金属和非金属材料的表面具有优异的粘接强度,介电性能良好,变定收缩率小,制品尺寸稳定性好,硬度高,柔韧性较好,对碱及大部分溶剂稳定,因而广泛应用于国防、国民经济各部门,作浇注、浸渍、层压料、粘接剂、涂料等用途。PCB基板就是环氧树脂的一种,也广泛用于航模制作。 有机玻璃又叫亚克力,有机玻璃是一种通俗的名称,从这个名称看,你未必能知道它是一种什么样的物质,也无从知道它是由什么元素组成的。这种高分子透明材料的化学名称叫聚甲基丙烯酸甲酯,英文简称PMMA,是由甲基丙烯酸甲酯聚合而成的。特点是表面光滑、色彩艳丽,比重小,强度较大,耐腐蚀,耐湿,耐晒,绝缘性能好,隔声性好。


                          17楼2012-11-30 17:48
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                            继续啊·。。。


                            18楼2012-11-30 17:48
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                              舵机控制板的认识和选购
                              舵机控制板字面意思就是用于控制舵机的板子,就像驱动直流电机一样,机器人使用的舵机也需要专门驱动,通过舵机的认知篇我们了解到舵机的驱动方法是单片机输出特定的PWM信号,舵机接收到信号后经舵机内部电路检测对比然后驱动内部的小型直流电机带动减速齿轮组使舵机的输出轴转动到特定角度位置。所以想控制舵机就需要学会单片机的程序开发,这对一般的机器人爱好者来说难度挺大,特别是没有接触单片机的。而做一个仿生机器人一般都需要几个十几个舵机,控制多个舵机的程序则更加复杂,这是大多数机器人爱好者在制作机器人的过程中都要遇到的一个大问题。为了使大多数不会编写舵机控制程序的机器人爱好者能够轻松的控制舵机,高手们就专门开发了用于多路舵机控制的硬件模块供其他不会编写程序的爱好者使用。
                              舵机控制板从硬件上来其实也就是一块单片机开发板,一片单片机加上一些外围电路,但由于开发者将多路舵机控制程序写入到单片机中,这个外表上看似普通的单片机开发板便有了不一样的价值,这就是软件开发的魅力所在。与许多技术一样,舵机控制板起源于国外,国外比较流行的就是开源的(SSC-32)32路舵机控制板,原理就是使用单片机的硬件PWM接口通过4个74HC595扩展成32路PWM输出,实现32路舵机控制。另一种方法就是通过单片机内部的定时器设置生成PWM,这样理论有多少I/O口就能产生多少路控制,但随着路数的增加控制精度就会下降,当然用高性能的单片机可以有效避免这个问题。
                              舵机控制板还有个方便之处在于有一套与之相对应的PC调试软件,面向用户界面,使用户能够更直观的操控舵机位移,而且还能把调整出来的动作保存下来,形成连贯的动作组,这样便使得爱好者设计机器人步态的过程变得简单化,让爱好者更快的享受制作机器人的乐趣。

                              简单来说,舵机控制板就是机器人的中枢神经,负责动作协调,另外的机器人主控就是大脑,负责处理外界信息,统一指挥,机器人扩展的传感器就是感官系统,负责接收外界信息。
                              下面这段是后加的,有时间再整理


                              (新手必看)简单说一下舵机控制板是什么:舵机控制板字面意思就是具有控制舵机能力的电路板,是一种写好舵机驱动控制程序的单片机成品模块,主要功能就是驱动多路舵机,然后内部程序又写好了与外部设备进行通讯的串口协议,这样外部设备就能发送特定的指令给舵机控制板,间接的控制多路舵机。舵机控制板就是这样的功能,它只是机器人控制系统的一部分,把舵机驱动控制的程序分离出来单独做成了一个软硬件模块,如果做过智能小车那就好理解了,舵机控制板在仿生机器人中的作用跟电机驱动模块在智能小车里的作用是一样了,只不过前者看着要比后者高级些。脱机运行:字面意思就是能脱离电脑运行,有两个方法,一个是按照仿生机器人的制作思路,在机器人主控的程序里写入调试好的动作,主控检测外界信息来触发相应的动作发送给舵机控制板,这样就实现了脱机运行;另外一种就是把调好的动作组存到舵机控制板上的存储器中,然后还是用外部设备来发送单个动作组指令给舵机控制板,或者设置存储的某个动作组在每次重新上电后运行。这两种方法区别就是后者省去了前者在主控程序里复制粘贴动作指令这个步骤。但实际上动作组存储这个功能只是在机器人入门中有点作用,而且还是懒人专用,在后期的高阶学习中,机器人主控需要不断检测各种传感器数据,分析融合,实时生成动作发给舵机控制板来控制机器人姿态。舵机控制板上存储的动作组只是事先预设的,在需要固定动作套路的场合是有用的,在无规律判断场合就没用了。


                              19楼2012-11-30 17:48
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