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【发布】Arduino全电控乐高机械手车 科技系列

宜昌城老张 2012-7-18 3333
乐高迷们达到一定的搭建水平后，总是不满足于照着详细的套件SET搭建图纸制作模型，而是想办法改装些自己原创的作品，其中把原先静态的模型加上乐高Technic或者NXT电机，让模型动起来，是作品改装一个重要项目。按照类似的思路，这次我来用全套Arduino设备改装乐高8275科技套件的B模型，把它原先的Technic电控拆下来，换上Arduino控制器、360°旋转舵机、游戏杆扩展板和蓝牙模块，改装了一个蓝牙遥控，舵机驱动的机械手小车。 按此在新窗口浏览图片 Arduino全电控下的乐高机械手车工作视频： 点击开新窗口欣赏该flash动画![全屏欣赏]
http://player.youku.com/player.php/sid/XNDI3MDYwOTgw/v.swf
原先的乐高8275科技套件B模型由两个科技系列XL-Motor电机带动小车的左右轮子前后左右行走，一个M-Motor电机正转或者反转，带动机械手抓取或松开物体。小车的后部一左一右安装了两个红外IR接收器，两个XL-Motor电机连接在左边的接收器上，控制机械手的那个M-Motor电机连在右边的IR接收器上。IR接收器接受IR遥控器控制信号，IR遥控器和Receiver接收器都有对应的四个通道，分别有一个小拨码开关来切换通道，左接收器设置为1通道状态，右接收器设置为4通道状态，一个IR遥控器通过切换通道1或者4来控制连在左右IR接受器的三个电机，遥控器上还有两个摇杆，上下遥动可以控制电机的正反转，于是通过红外遥控接受的方法，8275科技套件B模型机械手车在电机的带动下，可以完成小车前后左右行走，定位物体，并抓取物体的动作。看下面图片和视频。 按此在新窗口浏览图片 图2 乐高8275科技套件B模型全景图 乐高8275科技套件B模型搭建图纸请下载： http://115.com/file/anp9cupm#InspirationModel.pdf 乐高8275科技套件B模型工作视频： 点击开新窗口欣赏该flash动画![全屏欣赏]
http://player.youku.com/player.php/sid/XNDIzNjM1MTgw/v.swf
这次我用标准舵机替换下了乐高Technic电机。对于标准舵机的安装，我曾经直接用乐高机械零件来连接固定，这种方法虽然可以把舵机固定在乐高零件上，但是，如图3所示，舵机的输出轴在X、Y两个方向上都与固定它机身的乐高零件差了半个孔距（乐高孔距为8mm）。可以用皮筋、链条和万向节零件去补偿这半个孔距的错位，但是这样会加长传动链，给改装增加难度。 按此在新窗口浏览图片 图3 用乐高零件直接固定标准舵机 有没有专门适应乐高零件的舵机安装板，使舵机输出轴与乐高零件孔位在X和Y轴两个方向上都为孔距的整数倍。2011年刚有，是美国货，那就是mindsensors公司出品的标准舵机安装板Hitec Standard Servo Mounting kit for NXT ，网址：http://www.mindsensors.com/index.php?module=pagemaster&PAGE_user_op=view_page&PAGE_id=117&MMN_position=41:41 按此在新窗口浏览图片 这个标准舵机安装板可以先通过信用卡或者银联借记卡注册一个Paypal账户，再采用Paypal账户支付，在Mindsensors公司网站购买得到。Paypal为Ebay公司所有，有点像支付宝，可以用来海淘。网址：https://www.paypal-biz.com/。如果要海淘，建议注册时，把姓名、地址全用拼音填写，同时邮箱和手机(不要加区号)必须填写精确。 [left] 国内的机器人爱好者苦于条件所限，不可能像专门公司或者国外发烧友那样，拥有先进的数控机床和雕刻机，可以针对特定的机器人项目，制作相应尺寸和形状的机械结构件。当然淘宝里也有些制作机器人的结构件，但是缺少齿轮、链轮等传动件，而且重组性不强，大都只能搭建几个选定的机器人作品，想用淘宝上那些结构件创意出自己设计的机器人项目，困难比较大。所以由于机械结构件的局限，国内网路上的Arduino创意作品主要停留在纯电子趣味实验阶段，很少做到机电结合。 那么有没有种类丰富、高效方便的机械结构件产品可以为Arduino电控系统提供机器人应用的机械平台，我认为国际上流行的乐高创意积木是一个很好的选择。原因有五：1、乐高原装塑料积木的形状，尺寸，种类很多，对搭建和制作机器人具备很好的灵活性和适应性。2、通过插接方法拼装机器人，无需再加工，然后通过螺钉、螺帽把其他非乐高的电控板子与其固连，这样组装机器人高效方便。3、由于乐高积木本身结构理念先进，因而搭建出来的作品美观紧凑，而且具有一定的结构强度和韧性。4、网络上可以查询到大量乐高NXT和Technic机器人作品的搭建图纸和软件程序，它们可以借鉴到您的机器人作品中。5、乐高套件产品很容易可以在淘宝购买得到。 我一直执着地在探寻Arduino电子积木与乐高机械零件结合的方法，这篇文章带来的作品应该达到了我预期的目的。按照这样的方法，根据网络上的大量Arduino和乐高共享资源，可以制作出更多更新颖的机器人作品来，而不再受硬件不给力的限制。[/left] 详细内容见网址：http://www.eefocus.com/zhang700309/blog/12-07/281931_aa45c.html
最新回复 (15)
  • Eayon 2012-7-18
    2楼
    沙发 呵呵 张老师的研究一直是本人可望而不可及的 总是另我大开眼界 受益匪浅:cool:
  • MOREFUN—7UP 2012-7-18
    3楼
    专家啊~~~:super:
  • 4楼
    :super: :super: :super: :super: :super: :super: :super: :super: 不仅是羡慕
  • 游客 2012-7-18
    5楼
    有意思，学习了。:D
  • cccsean 2012-7-19
    6楼
    从两个视频看，结合体的机械手动作细腻，这是作者的目的吗？是舵机还是新控制系统的功效，能变或提速吗（这个问题有点2）只是看你的博客只见到一些简单指令，没提到变量指令，疑惑中，此外，现在是手控，可以进而改为自控吗，例如，循迹找寻目标，完成抓取动作这样简单的自控，NXT应该是可以的，A系统要增加新外设吗 如果只能到此为止，为何要把本来极简单的流程变复杂（这个问题是对很多现象的疑惑）一直感觉楼主以布道的方式推销种理念，往往这种方式会产生反作用，尤其在你的概念的载体体现的功效无法激活受众的麻木神经，很多伟大的理念就是这样被掩杀的 还有，以你的观察，ARDUINO同NXT比较，那个更加经济，我的孩子下一步即将进入这一年龄段，A 可以使用遥控模型装备是吸引我的地方，而NXT无须改装可能对初级者更合适，您如何认为谢谢
  • haiout 2012-7-19
    7楼
    老张总是会发表这种技术性很强的文章啊，佩服。
  • 宜昌城老张 2012-7-19
    8楼
    其实，就是探索一下乐高电控的新玩法，别当真。
  • ruf 2012-7-19
    9楼
    ARDUINO的价格倒是不高，但不适合低年级孩子，因为需要掌握的知识更多，老张写的程序，没有基础编程经验的人都会看不懂，还有蓝牙串口的调试等等。NXT集成了 程控、蓝牙、传感器、步进电机等，还是目前青少年机器人实践的首选。 这篇文章的受众应该是成年机器人爱好者，有理工科的底子，对NXT的局限性或者性价比不满，尝试探索不同的玩法，等等。 其实老张的文章本身讲述的就是一个探索的过程，有启发意义 :sweet_kis 我个人偏向软的玩法，所以更推崇NXT+蓝牙手机的搭配玩法，个人兴趣点不同而已。
  • xinleiming 2012-7-19
    10楼
    很好...
  • 拒绝融化の冰 2012-7-19
    11楼
    支持老张:d
  • easonke 2012-7-19
    12楼
    [QUOTE][cccsean]从两个视频看，结合体的机械手动作细腻，这是作者的目的吗？是舵机还是新控制系统的功效，能变或提速吗（这个问题有点2）只是看你的博客只见到一些简单指令，没提到变量指令，疑惑中，此外，现在是手控，可以进而改为自控吗，例如，循迹找寻目标，完成抓取动作这样简单的自控，NXT应该是可以的，A系统要增加新外设吗
    如果只...[/QUOTE]
    如果说Lego科技（不含NXT）是通用的机械套件的话，那Arduino就是通用的嵌入式套件。你可以在网上找到大量的通用配件，比如陀螺仪，摄像头，温度传感器，湿度传感器，超声波测距，也有一堆的电机和电机驱动板。可以说，你能想到的功能，这东西都有相对应的设备。这些东西的种类相比NXT来说那要多非常非常非常多，价格则低一些。
    Arduino是由avr系列的芯片基础上演化而来的。它之所以流行，是因为整合了开发环境，提供了一种相对简单的语言。而且经历了这么长的时间，有大量现成的开源库积累下来，大大降低了入门的门槛（相对于一般的AVR开发）。当然这种便捷是牺牲了性能为代价的。在面对多外设开发的时候，Arduino会明显感觉到吃力，很多中断跟时序的问题会让你不得不回到底层开发的痛苦中。

    不同于老张推崇的Lego+Arduino，我之前的设想是Lego+Arduino+Android。这三个东西，Lego可以提供机械功能，Arduino可以提供基本的动作控制和传感，Android可以提供计算能力，用于决策，同时也可以联网，提供图象能力。而Arduino受限于计算能力，在这两方面还暂时弱得不行。
    不过随着时间的推移，我觉得如果业余时间同时玩好这三样实在不容易。经过比较我暂时放弃了Arduino。原因很简单，这东西需要投钱，投时间，投精力。Lego加上Android的传感和行动能力已经非常可观，这两个的整合也不麻烦。我觉得能把这两个东西玩好应该挺不容易的了。

    个人对入Arduino跟NXT的建议：
    1. 如果之前没有任何基础，只是为了锻炼动手能力的话，选NXT吧
    2. 如果是想培养然后走研发路线的话，入Arduino打基础吧
    不要去考虑经济的问题，随着你落入深坑，这两个货烧的钱不会有什么差别的。 :D
  • cccsean 2012-7-19
    13楼
    谢谢各位解释，软件盲羞愧，要补补
  • ruf 2012-7-19
    14楼
    [QUOTE][easonke]如果说Lego科技（不含NXT）是通用的机械套件的话，那Arduino就是通用的嵌入式套件。你可以在网上找到大量的通用配件，比如陀螺仪，摄像头，温度传感器，湿度传感器，超声波测距，也有一堆的电机和电机驱动板。可以说，你能想到的功能，这东西都有相对应的设备。这些东西的种类相比NXT来说那要多非常非常非常多，价格则低一些...[/QUOTE]

    你说的LEGO+Android，应该是通过蓝牙吧，那就是指 NXT +蓝牙手机，呵呵，和我的选择一样。
  • easonke 2012-7-19
    15楼
    [QUOTE][ruf]你说的LEGO+Android，应该是通过蓝牙吧，那就是指 NXT +蓝牙手机，呵呵，和我的选择一样。[/QUOTE]
    是的，握个手~~ 我在用NXC+Lejos，你呢？感觉玩这个的人不多，多探讨哈~
  • 乐高小迷 2012-7-19
    16楼
    专家+支持！:)
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