遙控機(jī)器人制作方法

1、認(rèn)識(shí)自己將要制作的東西

你無法制作一個(gè)真人大小、兩條腿、人形并且能夠幫你做所有家務(wù)的機(jī)器人。有多個(gè)夾具，可以伸出并拿起100斤重物的機(jī)器人也超出了你的現(xiàn)有能力。你需要從簡單的機(jī)器人開始，它能根據(jù)你的無線操控指令向前、后、左、右方向移動(dòng)。不過，打下基礎(chǔ)并制作出這種簡單的機(jī)器人后，你通?？梢栽谏厦婕狱c(diǎn)東西或修改現(xiàn)有結(jié)構(gòu)或功能。例如，裝上前懸式裝載機(jī)那樣的動(dòng)臂和鏟斗。你應(yīng)當(dāng)遵循一條原則：沒有機(jī)器人是完成品。它總有改造和改進(jìn)的空間。

2、詳細(xì)規(guī)劃你的機(jī)器人

在制作自己的機(jī)器人之前，甚至在訂購零部件之前，你必須完成機(jī)器人的設(shè)計(jì)。對(duì)于你的第一個(gè)機(jī)器人，你應(yīng)該采用簡單的設(shè)計(jì)，即只在扁平的塑料片上安裝兩個(gè)伺服電機(jī)。這種設(shè)計(jì)非常簡單，而且在制作完畢后通常會(huì)有多余的空間來安裝其他零部件。請做好計(jì)劃，制作一個(gè)大小約為15厘米*20厘米的機(jī)器人。它非常簡單，你應(yīng)該可以用尺子在紙上畫出草圖。由于機(jī)器人很小，你可以按照它的真實(shí)尺寸在紙上作圖。制作更加復(fù)雜的大型機(jī)器人時(shí)，你應(yīng)該學(xué)習(xí)使用CAD或谷歌Sketchup等類似程序來畫圖。

3、選擇零部件

現(xiàn)在還沒有到采購零部件的時(shí)候。你應(yīng)該先選擇零部件，并且知道哪里可以買到它們。盡可能地控制采購來源數(shù)量，因?yàn)橛袝r(shí)你可以省下運(yùn)費(fèi)。你需要一個(gè)底座材料，兩個(gè)“伺服”電機(jī)，一塊電池，一個(gè)發(fā)射器和一個(gè)接收器。

選擇伺服電機(jī)：為了讓機(jī)器人可以移動(dòng)，你需要使用電機(jī)。兩個(gè)電機(jī)各驅(qū)動(dòng)一個(gè)輪子。這樣你就可以使用最簡單的轉(zhuǎn)向方法——差速傳動(dòng)。也就是說，兩個(gè)電機(jī)同時(shí)向前轉(zhuǎn)動(dòng)讓機(jī)器人前移，同時(shí)向后轉(zhuǎn)動(dòng)讓機(jī)器人后退，一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)而另一個(gè)靜止，讓機(jī)器人轉(zhuǎn)向。伺服電機(jī)不同于基本的直流電機(jī)，前者是齒輪傳動(dòng)的，只能旋轉(zhuǎn)180度，運(yùn)行時(shí)可以傳回?cái)?shù)據(jù)。這次制作機(jī)器人將使用伺服電機(jī)，因?yàn)樗唵?，你無需購買昂貴的“速度控制器”或單獨(dú)的齒輪箱。知道如何制作遙控機(jī)器人后，你可以在制作第二臺(tái)或改造第一臺(tái)時(shí)使用直流電機(jī)，而不是伺服電機(jī)。購買伺服電機(jī)時(shí)，需要注意四個(gè)基本要點(diǎn)：速度、扭矩、大小或重量以及是否能夠改造成360度旋轉(zhuǎn)。由于伺服電機(jī)只能轉(zhuǎn)動(dòng)180度，所以你的機(jī)器人只能略微向前移動(dòng)。如果電機(jī)能夠改造成360度旋轉(zhuǎn)，那么你可以對(duì)它進(jìn)行改造，使之可以一直轉(zhuǎn)動(dòng)。確保你購買的電機(jī)是可以改造的。大小或重量對(duì)于本項(xiàng)目而言并不重要，因?yàn)榭臻g很可能綽綽有余。試著選一個(gè)中等大小的電機(jī)。扭矩代表了電機(jī)的力量大小。電機(jī)上安裝齒輪通常就是為了提升扭矩。如果沒有齒輪而扭矩很小，那么電機(jī)很有可能因?yàn)榱α坎蛔愣鵁o法使機(jī)器人向前移動(dòng)。你應(yīng)該選擇高扭矩電機(jī)，但是一般來說，扭矩越高，速度越慢。針對(duì)你的第一臺(tái)機(jī)器人，試著在速度和扭矩之間取得平衡。制作完成后，你可以隨時(shí)為機(jī)器人購買并安裝力量更強(qiáng)、速度更快的伺服電機(jī)。由于伺服電機(jī)通常只能旋轉(zhuǎn)180度，所以你必須對(duì)它進(jìn)行改造，使它能夠連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)。改造電機(jī)將使保修失效，但這是必須完成的一步。

選擇電池。你需要為機(jī)器人提供電源。不要使用交流電，也就是說，不要將機(jī)器人插到墻插上。你應(yīng)該使用電池等直流電源。

選擇電池類型。你可以選擇的電池可分為4大類：聚合物鋰電池（Lipo）、鎳氫電池、鎳鎘電池和堿性電池。

在你可以使用的所有電池中，聚合物鋰電池是最新的，它的重量非常輕。不過，這類電池比較危險(xiǎn)、昂貴，而且需要使用專用的充電器。除非你已經(jīng)在機(jī)器人方面積累了一定經(jīng)驗(yàn)，并且愿意花更多的錢在機(jī)器人上，否則，不要使用這類電池。

鎳鎘電池是常見的充電電池。許多機(jī)器人使用的都是這類電池。鎳鎘電池最大的問題在于，電池的電量在充電前沒有被完全放盡，會(huì)導(dǎo)致電池容量降低。

鎳氫電池在大小、重量和價(jià)格方面與鎳鎘電池非常接近，但整體性能更好，通常會(huì)建議機(jī)器人入門項(xiàng)目選擇這類電池。

堿性電池是普通的不可充電電池。這類電池非常常見，你家里可能就有幾個(gè)，它們非常便宜，隨處可以買到。但是，堿性電池的電量很快就會(huì)耗盡，你必須不斷購買新的堿性電池。不要使用這類電池。

選擇電池規(guī)格。你必須為電池組選擇電壓。機(jī)器人最常用的電壓是4.8 V和6.0 V。大部分伺服電機(jī)都可以在這兩種電壓下運(yùn)行。如果你選擇的伺服電機(jī)和大多數(shù)產(chǎn)品一樣，能夠使用6 V的電源，那么建議你選用這種規(guī)格的電池，因?yàn)樗茏屇愕乃欧姍C(jī)轉(zhuǎn)得更快，力量更強(qiáng)?，F(xiàn)在你需要為機(jī)器人的電池組選擇容量。容量的單位是毫安時(shí)（mAh）。電池的價(jià)格和重量通常會(huì)與容量成正比。對(duì)于你正在制作的機(jī)器人，選擇1800 mAh左右的電池比較合適。如果兩個(gè)電池的電壓和重量相同，一個(gè)的容量是1450 mAh，而另一個(gè)的是2000 mAh，那么你應(yīng)該選擇2000 mAh的那個(gè)。它的價(jià)格會(huì)貴上幾塊錢，但在各方面的性能都會(huì)更好。確保你有可以為電池組充電的充電器。

為機(jī)器人選擇材質(zhì)。機(jī)器人需要一個(gè)底座來安裝所有的電子元件。這個(gè)大小的機(jī)器人大部分使用塑料或鋁制材料。建議初學(xué)者使用被稱為HDPE的塑料。這種塑料容易加工，而且價(jià)格便宜。購買時(shí)，可以選擇厚度約為6毫米的塑料板，至于大小，可以買大一點(diǎn)，因?yàn)槟闱懈顣r(shí)可能會(huì)出現(xiàn)失誤，導(dǎo)致材料浪費(fèi)。建議大小通常是機(jī)器人的至少兩倍。但是，你可能應(yīng)該再多買一點(diǎn)。

選擇發(fā)射器和接收器。這是你機(jī)器人中最貴的零部件。你也可以將它看做是最重要的零部件，因?yàn)闆]有它，機(jī)器人什么都做不了。強(qiáng)烈建議先購買一套好的發(fā)射器和接收器，因?yàn)樗鼪Q定了你能夠往機(jī)器人上加多少東西。廉價(jià)的發(fā)射器和接收器也可以使機(jī)器人移動(dòng)，但你不能往上面加任何東西。此外，在未來制作其他機(jī)器人時(shí)，你還可以使用同一臺(tái)發(fā)射器。所以不要先買一個(gè)便宜的，然后再去買貴的，直接一步到位，現(xiàn)在先買一個(gè)比較好的。從長遠(yuǎn)來看，這樣做比較省錢。而且，你可以使用的頻率只有幾種，最常用的是27MHz、72MHz、75MHz和2.4GHz。27MHz主要應(yīng)用于遙控飛機(jī)或遙控車。它是廉價(jià)遙控玩具最常使用的頻率，最好不要用于小型項(xiàng)目以外的其他用途。72MHz只能用于航空玩具，通常是大型飛機(jī)模型在使用，將這一頻率用于地面行駛的玩具是違法行為。如果你的機(jī)器人使用的頻率是72MHz，那么你不光違反了法律，還會(huì)干擾附近飛行的大型飛機(jī)模型，這些模型通常十分昂貴。不當(dāng)使用72MHz頻率可能會(huì)導(dǎo)致飛機(jī)模型墜落，需要賠償高昂的修理費(fèi)用，如果運(yùn)氣不好，模型撞到了人，甚至可能引起傷亡。而75MHz則是地表專用頻率，因此你的機(jī)器人可以使用。不過，2.4GHz是最佳選擇。它的干擾小于其他任何頻率。強(qiáng)烈建議你多花點(diǎn)錢購買一套2.4GHz的發(fā)射器和接收器。確定要使用的頻率后，你必須決定在發(fā)射器和接收器上接收多少個(gè)“頻道”。頻道的數(shù)量基本等于你能控制機(jī)器人去做的事情的數(shù)量。你正在制作的機(jī)器人需要至少兩個(gè)頻道。一個(gè)頻道讓你的機(jī)器人前進(jìn)或后退，另一個(gè)讓它向左或向右移動(dòng)。不過，頻道數(shù)量最好不要少于3個(gè)。因?yàn)闄C(jī)器人做好后，你可能會(huì)想添加一個(gè)其他功能。如果有4個(gè)頻道，你通常會(huì)使用兩個(gè)操縱桿。有了支持四個(gè)頻道的發(fā)射器和接收器，后期你可以為機(jī)器人加上夾具。如前所述，你應(yīng)該購買自己預(yù)算范圍內(nèi)最好的發(fā)射器和接收器，避免以后需要更換更好的產(chǎn)品。以后再次制作機(jī)器人時(shí)，你還可以用到這臺(tái)發(fā)射器，甚至接收器。你可以一起購買頻譜DX5e、5頻道、2.4GHz的2型無線電系統(tǒng)和AR500。

選擇車輪。選擇車輪時(shí)，最應(yīng)該關(guān)注的是三個(gè)要點(diǎn)：直徑，附著摩擦力，以及是否能夠方便地安裝到電機(jī)上。直徑指的是從車輪一側(cè)經(jīng)過中心，到另一側(cè)的長度。車輪的直徑越大，機(jī)器人移動(dòng)的速度就越快，爬得就越高，但扭矩是與車輪直徑成反比的。如果車輪較小，那么機(jī)器人爬坡可能比較費(fèi)力，移動(dòng)速度比較慢，但馬力會(huì)更加充足。附著摩擦力是車輪在地面上的附著程度。確保你購買的車輪包有橡膠或泡沫環(huán)，以防止打滑。大多數(shù)車輪被設(shè)計(jì)成可連接伺服電機(jī)，直接擰到上面即可，對(duì)此你不必?fù)?dān)心。建議的車輪直徑是7.5厘米到12.5厘米之間，最好是包有一層橡膠圈。你需要2個(gè)車輪。

4、網(wǎng)上采購

選好零部件后，你可以在網(wǎng)上進(jìn)行采購。盡可能地控制購物網(wǎng)站和店鋪的數(shù)量，這樣，一次性購買所有零部件時(shí)，你可以節(jié)省部分運(yùn)費(fèi)。

5、測量并切割底座

找一把尺子和一支記號(hào)筆，在購買的底座材料上量出底座的長和寬。大小方面你可以考慮15厘米*20厘米左右。然后，再量一遍，確保線條都是直的，而且尺寸準(zhǔn)確。記住，量的時(shí)候要仔細(xì)，切的時(shí)候要果斷?，F(xiàn)在你可以開始切割了。如果用的是HDPE材料，那么它的切割方式應(yīng)該與切割相同厚度的木板一樣。

6、組裝機(jī)器人

準(zhǔn)備好所有材料并切好底座后，只需將它們組裝到一起就可以了。如果機(jī)器人設(shè)計(jì)合理，那么實(shí)際上這應(yīng)該是最簡單的一步。

將伺服電機(jī)安裝到塑料件底部靠近前方的位置。它們應(yīng)該側(cè)面朝前，讓輪軸或轉(zhuǎn)軸朝向兩側(cè)。轉(zhuǎn)軸是伺服電機(jī)中轉(zhuǎn)動(dòng)的部件。確保留有足夠的空間來安裝車輪。

用伺服電機(jī)附帶的螺絲將車輪裝到伺服電機(jī)上。

將一塊魔術(shù)貼粘到接收器上，另一塊粘到電池組上。

將兩塊對(duì)應(yīng)的魔術(shù)貼粘到機(jī)器人上，然后貼上接收器和電池組。

機(jī)器人的前面應(yīng)該有兩個(gè)輪子，整體向后傾斜。這個(gè)機(jī)器人上不會(huì)有“第三個(gè)輪子”，它的后面會(huì)拖在地板上滑動(dòng)。

7、插入電線

組裝好機(jī)器人后，將所有東西插入接收器即可。將電池插入接收器上安裝電池的位置。插入時(shí)確保電池的方向正確。然后，將伺服電機(jī)插入接收器的前兩個(gè)頻道，插入的位置會(huì)標(biāo)有“頻道1”和“頻道2”。

8、充電

將電池從接收器中取下，并放入充電器中。等待電池充電完畢。這需要整整24小時(shí)，所以請耐心一點(diǎn)。

9、操作

現(xiàn)在整個(gè)機(jī)器人已經(jīng)做好了，試著操控一下吧。試試按下發(fā)射器上的“前進(jìn)”按鈕。你可以為自己的機(jī)器人搭建一個(gè)障礙賽跑場地，也可以用機(jī)器人逗弄你的貓咪或狗狗，讓它們?nèi)プ分鹉愕淖髌?。玩夠了以后，你可以為機(jī)器人添加一些其他部件或功能。

小提示

如果你有閑置的智能手機(jī)，并且上面有攝像頭的話，你可以把它安到機(jī)器人上，將它用作視頻發(fā)射器。你可以結(jié)合谷歌環(huán)聊來使用它，在你的機(jī)器人和電腦或其他設(shè)備之間建立視頻聊天連接，通過傳輸過來的影像操控機(jī)器人在房間外移動(dòng)。

如果你按下向右的按鈕，但機(jī)器人往左移動(dòng)，可以試著調(diào)換你在接收器上插入的伺服系統(tǒng)輸入接頭。也就是說，如果你將右邊的伺服系統(tǒng)插入頻道1，將左邊的插入頻道2，就把它們換一下，將右邊的插入頻道2，將左邊的插入頻道1。

增加組件或功能。如果你的發(fā)射器和接收器上還有多余的頻道，你可以增加另一臺(tái)伺服電機(jī)來實(shí)現(xiàn)其他功能。如果你多出了一個(gè)頻道，可以裝一個(gè)能夠閉合的的夾具。如果你多出了兩個(gè)頻道，就試著加一個(gè)能夠打開、閉合并左右移動(dòng)的夾具。你可以發(fā)揮自己的想象力。

你也許需要購買一個(gè)適配器，才能將電池插入到充電器中。

你可以使用12VDC的自行車電池，這樣，機(jī)器人可以同時(shí)具備較高的扭矩和速度。

確保你購買的發(fā)射器和接收器頻率相同。此外，確保接收器的頻道數(shù)量大于等于發(fā)射器。如果接收器的頻道數(shù)量較多，那么只有最低數(shù)量的頻道是可用的。

警告

除非你做的是航空器，否則不要使用72mhz的頻率。地面行駛機(jī)器使用這一頻率不僅違法，而且可能造成人身傷亡。

對(duì)于任何自制機(jī)器人項(xiàng)目，初學(xué)者不要使用交流電源，即家用電插座提供的電源。交流電源非常危險(xiǎn)。

如果電機(jī)不是12VDC的，那么使用12VDC的電池可能會(huì)使電機(jī)爆炸。

在110-240V的交流電機(jī)上使用12VDC的電池會(huì)使電機(jī)冒煙，并立即損壞。