必威电竞这是我和大腿同砚@黯倦魔女（以下简称腿哥）大三暑假初阶筑造的一个呆板人，属于Ballbot家族，其运动形式用爹妈的话来说即是狮子踩球，或者能够分解成独轮平均车。Ballbot的鼻祖是Ralph Hollis教师的CMU Ballbot, 约略长如许(图片来自Ballbot - Wikipedia)：

　　最初的念头源于某个下昼茶后，我和腿哥说起暑假漫漫该怎样是好，不如找点笑子造个呆板人玩玩。思起之前正在IEEE Spectrum上看到的A Robot That Balances on a Ball，呆萌又依从，约略长如许(图片来自Ballbot - Wikipedia)：

　　为其首要性，这一步列正在最前，由于财力往往定夺了筑造体验和呆板人的机能。但这不必然要最先做，只是需求keep in mind，呆板人是个烧钱货，通常造价不菲且万分容易超预算。对待正在读的学生来说，最划算确当然是学校买单，既能学到东西又无需消重生存质地，更首要的是能够不必正在思法或机能上妥协，零件可挑最贵的买（逃

　　整体操作形式一视同仁，能够参预学校的呆板人逐鹿，社团或者插手测验室。刚初阶的岁月以上几点对咱们都不实用，于是我和腿哥只可自掏腰包，各出一半。一初阶咱们幼心拘束，零件都挑低贱的买，多少延宕了些进度。比及球波颇具雏形后，咱们向学院申请资帮，提出造好后能够正在学校每年一度的绽放日上揭示。教员们很痛快，暗示可供给包养并予以促进，大开膀子干吧少年！

　　这里给个参考，这是被包养前咱们正在初版球波上的花费，合计2000多国民币，固然不算多，但也快要一个月的炊事。。

　　获取赞帮后，买东西都经学校下单，咱们便没再统计花费。没有财政之忧后咱们的消费速爽直线上升，自后买四个金属万向轮的代价就仍然跨越了这个数，当然咱们的进度也大大加疾，用钱终究能省期间。

　　算上不少花正在试错上的钱，大概猜想球波总造价正在一万国民币安排。这笔钱对大个别学生党来说仍是值得心疼的，但对财大气粗的某港校就不足挂齿了。

　　鉴于我和腿哥都是CS身世，没任何机器靠山，正在直接上手之前咱们定夺仍是先规同等下。本思用经典的SolidWorks绘图，无奈咱们都是mac用户也没有财力支柱正版，于是采取了Autodesk的Fusion 360。自后挖掘其效用强健不输Solidworks，且学生免费，支柱生果，正在这里剧烈安利一波。

　　点亮了少许根基的造图能力后挖掘遐思力是最大的局限要素。没学过机器策画，就本身脑补各零件应当有的容貌。自后挖掘原本一初阶画错（丑）并不是题目，首要的是之后不竭迭代不竭改良。

　　折腾了一个下昼初版的球波策绘图降生了，约略长如许（Ballbot实践上三个轮子足够平均，为了后面利便写步调就用了四轮）：

　　我之前正在robocon队里呆过，跟内中大触们的图比起来当然是个渣，然而它正在两个纯码农的眼里的确骚气冲天。

　　从最简略的做起，第一步是球波的支持板，也即是上图圆形透后的那块板。咱们采用常见亚克力板，买回来后厚着脸皮找机器系的教师借用他们的激光切割机。支持板get。

　　第二步，支持板和电机的连合个别。这个没有现成的部件，咱们定夺应用3D打印。测验室有台坏掉的3D打印机，无间没人用。于是咱们花了一个黑夜修睦了3D打印机，花了一个黑夜调试然后再花一黑夜打印。连合部件get。约略长如许：

　　早先咱们策画的岁月只商讨其效用，结果由于3D打印机精度不错加上这玩意策画得太敏锐，装置的岁月手指没少被割伤，自后学乖了边角都得加平滑过分。然后由于打印资料的热胀冷缩及打印机的精度题目，打出来的零件尺寸跟策绘图会有偏差，一初阶谋划尺寸的岁月就得把这个商讨进去。再有百般各样的题目，总而言之硬件都是坑。。。

　　正在把电机装置到支持板上之前，需求确认电性能按预料地运行。咱们应用树莓派（Raspberry pi）举动主控，用gpio接四个电机驱动板，每个驱动板接一个步进电机。选用步进电机是由于它扭矩比力大。电途接好后约略长如许：

　　一通电，电机就欢疾地转了起来。我和腿哥正绸缪弹冠相庆，电机就越转越慢结尾十足停下来了，氛围中充分着一股塑料烧焦的滋味。

　　一阵紧锣密胀的调试之后挖掘由于电流太大，L298N电机驱动板胀励了过热维护。况且电线载流量太幼，这里一个步进电机即是1.5A，4个即是6A，而有些电途用的仍是彩虹（杜国）线。。。naive了。。。机器人

　　一阵紧锣密胀的调试之后挖掘L298N即是个坑货，咱们定夺换上通常3D打印机应用的A4988步进电机驱动板。妈妈再也不必费心我宕机了。

　　然而仍是太naive。咱们挖掘电机转得并不顺滑，时时常会跳步或者停息。一阵紧锣密胀的调试之后挖掘是由于电机驾御代码写得不敷及时，用来驾御电机的PWM频率不敷安宁。改良了代码之后境况有所好转，然而题目仍是存正在。又一阵紧锣密胀的调试之后挖掘题宗旨症结正在于及时的代码跑正在一个非及时的操作编造之下，一切编造就还优劣及时的。。。于是爽快把驾御电机的代码放正在Arduino上，树莓派只执掌IMU的数据，二者用串口通讯。固然如许也仍是不行保表明时性，但效益比之前许多了。

　　这一步是咱们的老本行嘿嘿。。。然而这是一个flag，机器人回过头来看这一步花的期间最多。

　　然而争持不了多久就会倒下去，如何调PID都没有效。一阵紧锣密胀的调试之后并没有管理设施。

　　如许过了一段有事没事调PID的日子，将近失望的岁月，忽地思起能够讨教一下Masaaki Kumagai教师，即是前面提到的A Robot That Balances on a Ball的主人。于是抱着试一试的心态给教师发了邮件。没思到教师秒回，并给出了很多维持性定见。

　　嗯，看来这种摇摇晃晃站不稳的情景教师也遭遇过，获取不少心绪欣慰。接下来需求管理题目。一是教师提到的backlash，咱们一阵紧锣密胀的调试之后挖掘万向轮轮面与球的接触存正在不少间隙，会导致少许滚动，于是定夺换上轮面特别无缺的全铝合金万向轮，约略长如许

　　然而，换上之后题目更首要了。一是轮子直径增大导致电机供给的扭力不再够用。二是金属的轮子和平滑的保龄球之间摩擦太幼。最终结果即是backlash特别首要。

　　管理计划有二，一是换扭力大的电机（为此从新策画了连结个别，也调动了驱动板），二是给保龄球加一层塑胶膜（汽车轮毂喷膜）。换上之后颜(cheng)值(ben)再涨二十百分点。

　　然后是抬高驾御频率。咱们直接唾弃了树莓派（不足时的都是辣鸡。。）换上了Arduino Mega，机器人用频率安宁的interrupt机造输出PWM驾御电机。

　　除此以表，还为IMU策画了一个减震安装（又是一条血途。。。）以削减噪声，固然自后挖掘不是很有须要。

　　此次正在直接上手调PID之前咱们吸收了教训(这玩意太重，机器人每次扶着调完一切手臂都正在抖），筹算先测试一下一切编造work不work。

　　于是咱们用初版球波剩下的零件顺手搭了一个二轮平均车来研习调PID。。。

　　他们测验室再有个用电磁驱动轮子（球）的Ballbot，直接省去了电机，一切呆板人就只要一个球正在底下本身动，可谓脑洞不幼。除此以表这位鹤发苍苍的老爷爷再有一车跟电磁相合的黑科技，鉴于他有贸易配合就不放上来了。结尾一脸粉丝相地和CMU Ballbot同框一张（教师太高真不是我腿短。。）

　　跋文：筑造球波前后近半年多余，从大三暑假到大四放学期。其间也忙着另表逐鹿，上课，卒业策画和申请学校，半途一度弃捐。申请闭幕后总算有期间了却这桩隐衷。结尾的球波仍有许多可改良之处，但举动一条CS狗从硬件的坑里拉扯出如许一个呆板人我要给本身公布一朵幼红花。

　　造过球波后，加倍以为本身搭筑一个呆板人是练习Robotics的最佳形式，从机器到电子到软件，只要本身踏过坑才力深切地分解。

　　回到本题目，题主原本不必费心常识储藏不敷，只需求勇于跳坑，一个一个管理遭遇的题目，天然而然就会积蓄下贵重的实行体验和百般东倒西歪的常识，且如许学到的东西才会让你终生难忘（像炸电池这种事我才不会说。。

　　这是一个双轮自平均幼车，是个海表的开源项目。给行家附上彀址，上面不但有代码再有所需的硬件原料。

　　这个项目不难况且比力兴味，我以为比力相宜新手去做，由于代码是现成的，表壳能够用3D打印，内中的大个别硬件正在淘宝就能够买到(除了一个电途板是咱们本身画的)，网站中也有详尽次序教你怎样去拼装。拿来练手和初学仍是很不错的。合于怎样驾御，有现成的APP，安卓或者IOS都有(这即是为什么我说很适合新手...)

　　硬件方面跟也是应用了IMU去获取合于神态的百般参数然后诈欺PID算法使幼车平均。然而这算法不是我写的，但拿来练习仍是很棒的~

　　哦对，这个幼车是用arduino leonardo板，侧面有一个幼舵性能够正在刚启动时把本身支持起来。

　　和高赞的大神比拟，我筑造呆板人的经验就比力偏门啦，恒久造感化于逐鹿的呆板人，也算是企业文明的一个别~

　　举动一家DIY套件、教养呆板人公司，Makeblock通过创客马拉松杀青“每一名员工都有创客勾当体验，玩过呆板人”。

　　公司每两个月安排就会抽出两天期间，举行一次「创客马拉松」，员工自正在报名组队筑造呆板人，以逐鹿的地势暴露结果：

　　团队都是由全公司（席卷商场、发卖、行政、策画）构成的暂且团队，咱们的体验优劣手艺岗亭正在呆板人逐鹿中也相似能深度出席。

　　逐鹿分为创意赛和竞技赛两种，创意赛即是揭晓一个大旨，行家环绕主旨大旨筑造呆板人样机，举行demo演示，侧重策画和创意；竞技赛则有特别昭着的原则，呆板人要化身运发动举行竞技，竣事一个物理天下的行为（比方抓起一颗球并扔掷），侧重呆板人的机能。

　　每次竞技对立赛，都邑策画特意的场面、道具、原则，机器人场边有批注、摄像、裁判。

　　向日一天午时到第二天午时，许多团队都邑挑灯夜战，于是每次马拉松的夜晚即是全公司的宵夜期间！

　　不但仅是一个有团筑和培训本质的勾当，一个别产物创意即是借帮马拉松的勾当展现了Demo，对待手艺类配合的落地，机器人创客马拉松也是一个极好的验证形式——专业用户连续应用24幼时，或许反应许多有代价的新闻。

　　正在17年和微软云认知效劳配合的马拉松，闪开源呆板人具备人脸、语音识别等AI效用。

　　对待没有接触过呆板人的幼白同事来说，最大的成就即是“哇！原本我也能够筑造一个呆板人”，由于公司的产物自己即是能够DIY呆板人的对象，能拧螺丝就能够搭出一个呆板人的框架；简略培训就能够学会给电机、舵机、传感器做简略的编程。

　　正在从深圳回东莞的途上，看到这个题目有新回复，研究了一下这个题目，原本是我商讨简略了，没有注意的去研究这个题目，以下是我个体的少许研究:

　　我感觉这是一个很远大的题目，这也是一个编造的题目。凭借题主的研究，“我需求筑造一呆板人”，最先需求昭着什么是呆板人，这个必必要有懂得的界说，才力进一步下去，然后接着去商讨我界说的这个呆板人有哪些效用，需求竣事什么既定的职司，假若要竣事这个职司，他需求转移嘛，他需求一个犹如呆板人如许的本体嘛，仍是只需求一台电脑就能够竣事职司呢；他是轮式呆板人呢，仍是仿人形呆板人呢，仍是犹如机器手的如许的呆板人呢？注意睁开下去，就会感觉这个题目越难回复，个中就包罗了一个最根基的题目，什么是呆板人呢，说真话，我本身没有观点的，说起呆板人，我原本缺乏一个懂得的观点，或者一个呆板实体让我来举行照射。必威电竞竟猜

　　现正在有林林总总的呆板人，有语音呆板人比方苹果的Siri，微软的Cortana帮手等等，你挖掘他长的就不像人；再有人型的比方前段期间刷爆朋侪圈的Boston Dynamics Atlas，再有Softbank 的paper都是仿人形的呆板人，假若是玩测字的游戏，仿效人形的呆板人的呆板人应当叫呆板人，没弊端；再有百般各样的轮式呆板人，机器臂式呆板人，它们都有一个名称联合的名称叫做呆板人。对待我来说，最难分解的是这毕竟是一堆自愿化筑筑仍是叫他呆板人好，我是游移的，我不领会如何称谓他。是以毕竟什么才叫做呆板人？

　　说真话，这不是我第一次掀开这两个页面，可是好似仍是相似，我并不行用深奥易懂的讲话去表达给更多的人，毕竟是什么是呆板人，由于我本身也还没有分解，出于一种彷佛分解了，原本却没有分解的形态吧。

　　彷佛扯得有点远，可是我感觉这个题目不管理的话，后面的题目好似不是很好去管理。好了，正式梳理一下如何来筑造一个呆板人：

　　昭着的效用需求，昭着呆板人需求竣事的职司list和职司方针list。你的呆板人是用来干嘛的，教养呆板人？陪护呆板人？搬运呆板人？码垛？焊接？语音呆板人？仍是简略的巡线？

　　确定的行使场景，量化的手艺目标。比方搬运呆板人，搬运什么？正在哪里搬运，搬运的东西的特质是什么，最大载重量多大，转移速率多少，加快率多少，最大速率多少，定位精度多少，最多有有一台仍是多台协同做事等

　　团队磋议，整体手艺杀青形式的探究，能够诈欺汇集资源、学校的资源对呆板人的职司举行认识，然后分成幼的的模块，比方上面提到的搬运呆板人，能够分成机器本体机构，驱动模组，能源单位，驾御单位，定位模块，太平模块，通讯模块，假若策画到多机协同做事，再有途途筹办本身职司更改等。

　　分工合作，举行呆板人的实体的策画，加工，筑造，拼装，调试，改良的良性轮回中，迭代策画等

　　原本上面是执掌题宗旨少许次序，不限造于呆板人筑造，当然也没有遭遇什么呆板人这个题目，由于对应特定行使场景的映现，促使咱们并不需求去研究什么呆板人这个题目，而是朝着管理既定题目方针的宗旨前行。现正在就思到这么多，车也疾到了。假若有更新的思法，我会赓续更新。必威电竞竟猜机器人怎么造造一个机械人？