机器人制作入门教程

根据我的经验以及美国机器人学的入门课程设置来看，控制软件的开发比机械电子部分要难，因为自学时不容易有直观的体会，也没有什么很好的教材。如果软件部分一知半解，会直接导致你只能停留在一些初级的控制算法上，一旦想让机器人做些复杂的有意思的事情就觉得束手无策。

我的建议是你争取能自己做个小游戏，只要从头到尾把物理模拟、键盘事件响应、图形渲染都实现一遍，就能对机器人涉及的各种技术有很直观的了解。Pygame 这个库对入门者是很好的选择。注意游戏的类型不能是回合制的，必须是贪吃蛇、开小车、超级马里奥这种需要对真实世界进行连续模拟的游戏。在这些小游戏的基础上如果能自己实现一下物理引擎，你对机器人学里面最关键的轨迹控制部分有更深入的了解。提到的这些都不难，但可惜的是我没发现很好的教科书，得从网上找些教程才好起步，这些教程几乎都是英文的。

物理模拟类的游戏说白了就是个软实时系统，等你对软实时系统的计算机控制有了感性认识，脑子里就容易对机器人的体系结构有比较清晰的把握。到时候再去接触单片机、FPGA、嵌入式设备，你的理解会很不一样，这些电子硬件都是为了实现你在游戏中的主循环而选用的具体设备，没有根本的区别。

成功完成第一个机器人总是最难的。

所以最好要采用KISS（Keep It Simple Stupid）方法：保持简单、目标明确！这是一个非常好的建议，因为我的第一个机器人目标定位太高，浪费了大量的资金，而且它根本没有真正的工作过。制作第一个机器人的目标应该是学习基础知识，包括：如何编写程序、怎样使用工具、弄懂用到的术语，学习基本的技术和怎样用最便宜的价格搞到机器人的零件。把你的cool机器人点子应用到你的第二个机器人上。随后你可以使用从第一个机器人上拆下来的零件来制作第二个机器人。相信我。

但是首先你要有个设计。

一个容易制作的机器人应该是什么样子呢？这看上去像一个愚蠢的问题，但是我保证好好研究一下其他机器人会对你有很大的帮助。浏览网站上机器人相关的图片。切记只看真正简单的机器人，不要在你的第一个机器人上想象和创造。如果你想制作一个能帮你拿啤酒并有视力的双足机器人，那么你只是在自找麻烦。你要做的就是不会从桌上掉下去，不会发声的两轮的机器人。对于一个初学者来说，能自己完成已经是非常难的了。被机器人最基本的驱动算法所驱动-差分驱动。前进时，两个轮子要以相同速度前进。后退时，两个轮子以相同速度后退。左转时，是左边的轮子后退而右边的轮子前进。右转时，右边的轮子后退而左边的轮子前进。你可以通过改变两个轮子的转动速度得到一些有趣的曲线。但是现在，为了保证你的第一个程序的简单，让我们保持算法的二元性。不要忘了你还需要一个小脚轮（必须是摩擦力小的）。要制作一个差分驱动器我需要有什么呢？只需要有两样东西：2个轮子和2个电机。听起简单，但我们还是需要一个整体的设计方案。

让我们先从轮子开始。大轮子会让你的机器人移动速度更快，而小的轮子会慢些。那为什么不直接用大的呢？大轮子意味着你的机器人有更小的转矩去携带沉重的负荷，大轮子也更难很好的控制位置。而且你的传感器一般跟不上位置快速的移动。

现在我们来看看电动机。为机器人选择一个最优的电动机要考虑重量，传动比率（gearing ratios），地形的要求，速度和加速度的要求，电压，耗电量，可控制性等一整系列的事情，这些对于一个初学者来说简直就是灾难。所以我们先应付一下。让你的机器人尽可能的轻，选一个不容易被烧坏的电机。但要记得电机越大电池的寿命越短、控制电路也更复杂更昂贵。以下是我对你的第一个机器人电动机的建议：电压：5V-8V 转矩：是你设计需要的2倍。

我的建议是制作一个小型机器人，买2组6V的镍氢电池组。每组加运费大概需要10-15美元。买2组电池可以将电动机电源与电路电源隔离开。作为一个初学者你肯定不会希望你的电动机影响或烧毁你敏感的电路。相信我一组电池给电动机供电，另一组给电路供电。电路最好使用镍氢电池，电动机使用镍镉电池还是镍氢电池取决于你的电动机功率的期望值。由你自己选择。你可以在RadioShack或任何的RC俱乐部网站上买的到。使用任何的电源，都要确保使用一个好的机器人功率调节电路去帮助你控制你的电源。

其他提示：

不要重新发明轮子！去网上看看其他人做的东西，然后模仿着做！这可能没有创造性，但这是你的第一个机器人，不要指望在第一次尝试的时候就发明相对论。

加入当地的机器人俱乐部。他们有你需要的所有设备和建议。他们会成为一个巨大的支持团队。有可能会找到合作伙伴来一起制作机器人，可以分摊花销。

或者上一些机器人网站逛逛，萝卜库是国内最大的机器人综合门户网站，是一个以"机器人百科”为科普教育入口，集合学习、交流和创业于一体的服务机器人生态圈平台，以培养千千万万的“萝卜丝”为目标，最终实现机器人走进千家万户的梦想。建议到萝卜库里面看看机器人爱好者、机器人创客都在做什么项目，还可以了解更多关于机器人的知识和资讯，参与讨论机器人发展，与机器人创客交流。

参加机器人竞赛。这样会给你动力，设计目标和完成机器人的最后期限。另外如果赢得了奖金，你的机器人就能自己赚钱了.只是不要等到比赛前2个星期才开始。也不要指望你第一次就能获胜，除非在比赛开始的前一个月你已完成机器人。那样你就有很多的时间来调整和完善你的机器人。从失败中吸取教训重新设计你的第一个机器人然后下次继续参加。

买零件也是一个技巧。寻找零件，确认符合你的规格并且买得起就是一个挑战。记得有很多供应商会免费向“你的公司”提供传感器和IC的样品，用我们的机器人零件清单也会帮助你开始。随着机器人规模的线性增加，它的花费和难度都成指数增加。让你的机器人尽可能的小巧轻便。

最重要的一定要切记遵循KISS原则。保证机器人的简单，傻瓜。