当你点开这篇文章,相信你必定也是个机器人爱好者。我也是,并且是一位机器人重度本站。在开篇之前,请容许我先回忆一下往昔。第一次触摸机器人是在大一的上学期,我选修了一门课《机器人概论》,这门课能够说是视频赏析课,由于教师每次上课都只是给咱们播映一些机器人相关的视频看,却很少讲理论常识,也不必考试,所以同学们都十分喜爱这门课。我也喜爱,可是,我和他们不相同,这些视频中的机器人深深地吸引着我,每节课都让我心潮澎湃,热血沸腾。总算有一天,我再也不由得了,我要自己做机器人!多年今后,回想最初的阅历,我觉得应该为那些想玩机器人或初玩机器人的爱好者们写一篇机器人制造攻略,引导他们更轻松的入门机器人制造。
渠道挑选
言归正传,这篇入门攻略并不是简略的演示制造机器人的进程,而是体系的为你遍及机器人制造入门所需求了解的各方面常识和技巧。整体分为:渠道环境篇,软件篇,硬件篇,机械篇等。每一篇我都会着重于引导新手怎么入门以及告知你应该去学习哪些常识。下面咱们先来介绍一下机器人制造入门怎么挑选适宜的渠道。
首要,渠道的挑选与个人的文化水平、经济才干、着手才干等直接相关,合理挑选渠道能够让你更轻松的入门机器人制造。针对渠道的挑选,大致分为以下三类:
一 年纪较小,学习才干有限的机器人爱好者
针对这类爱好者,引荐运用乐高EV3的机器人制造套件。这个套件首要包含操控器、大型电机、中型电机、超声波传感器、色彩传感器、牵动传感器、陀螺仪等中心器材以及许多乐高结构零件。
EV3机器人套件
EV3机器人实例
上面两张图片分别是乐高EV3的套件以及建立实例,可见乐高供给丰厚的零件,在建立方面是十分快捷的,一起乐高还配套图形化编程软件,直接拖动图形模块进行编程,十分适宜高中小学生入门。
二 专业水平较低的爱好者
针对这类爱好者,引荐运用Ardunio,Arduino是一款快捷灵敏、便利上手的开源电子原型渠道。包含硬件(各品种型的Arduino板)和软件(Arduino IDE)。这个渠道为爱好者免去了硬件开发的进程,并简化了程序的编写,比较便利初学者入门,使得初学者更重视构思与完结,更快的完结自己的机器人制造,大大节省了学习的本钱,缩短了开发的周期。
Arduino主板
三 热心自主开发的爱好者
有一种机器人爱好者,他们热心于彻底自主制造机器人,他们享受着制造机器人每一个环节所带来的趣味。他们有严峻的洁癖,难以忍受自己制造的机器人掺杂着过多他人的效果;不管是软件、硬件仍是机械,他们都要自己着手完结。恰巧我便是这类人,接下来的几篇文章也是专门为这类初学者而写的,期望能够引导初学者更轻松的入门机器人制造,下面提早预告一下每一篇的内容。
硬件篇首要涉及到单片机的选型,电路规划的学习道路,电路规划的东西等内容。
软件篇首要涉及到编程言语的挑选,编程言语的学习道路,软件规划的东西等内容。
机械篇首要涉及到机械结构的规划,机械绘图软件的挑选,机械组织制造的几种办法,机械加工技巧,机械加工东西等内容。
硬件入门辅导
当我为了制造机器人而开端学习电子技能的时分,我发现我成为了一名电子爱好者。每逢我站在图书馆的书架前,看着一排排电子技能书本,我都会热血沸腾,渴望着把一切的书都带回去学习,这种感觉太美好,现在都很惊讶最初为什么会这么的疯狂。相信你也会和我相同,成为一名疯狂的电子爱好者。
我将硬件入门学习分红三个部分来讲: 单片机,电子技能,电路规划与制造。
一 单片机
众所周知,机器人需求像人类相同具有会考虑的大脑,而单片机十分适宜是作为机器人的大脑。所谓单片机,便是一个微型的核算机体系,它能够进行数据的运算处理,咱们通过对它进行编程来操控机器人履行各种动作。单片机的类型品种有许多,初学者往往难以挑选,引荐从AVR系列单片机Atmega8入门,它的内部资源比较丰厚,片上外设功用完全,机器人制造中常用的守时/计数器、模数转化、UART、I2C等外设均有。单片机的学习搭配着编程言语的学习才美好,所以这一部分我会在软件篇中具体介绍关于单片机和编程言语的入门学习办法。
单片机
二 电子技能
电子技能包含模仿电路和数字电路两部分,关于初学者而言,自学电子技能有必定难度,需求投入一些精力去学习。引荐清华大学华成英教师的模电和数电视频教程,网上资源许多,请自行查找。
工欲善其事必先利其器,这儿强烈引荐一款手机APP,EveryCircuit,这是专为电子信息技能专业的人士所打造的软件。它能够让你轻松的了解到电路究竟是怎么进行作业的,咱们只要在软件中制造出电路原理图,就能够仿真电路以及验证电路规划的正确性,在运转进程中,能够动态显示线路的电压波形和电流走向,还能动态显示每一个器材的瞬态改变(这一点不同于其他电路仿真软件),有利于透彻了解各种元器材的作业办法,运用好这个东西肯定能够让你事半功倍。
EveryCircuit
为了让初学者能够更快的入门机器人制造,我再简略介绍一些比较重要的电子元器材,自学时请要点学习。
电阻,了解串并联核算,分压、限流以及上拉电阻、下拉电阻的意义等。
电容,了解串并联核算,了解电容具有滤波、去耦、耦合、隔直等效果;电容的品种许多,了解铝电解电容、钽电容、瓷片电容、独石电容等特色以及在什么场景下运用。
二极管,了解其单导游通性的特色,二极管品种有许多,了解发光二极管、稳压二极管、肖特基二极管、续流二极管等特色以及在什么场景下运用。
三极管,具有NPN和PNP两品种型,具有电流扩大的效果,在机器人的相关电路中一般让它作业在饱满、截止状况,作为电子开关运用。
场效应管,具有N沟道和P沟道两品种型,相同具有扩大效果,在机器人制造中也常被用作开关,例如我在规划直流电机驱动中就运用到了场效应管的开关效果。这个器材在机器人制造中很重要,请要点学习。
电源稳压芯片,常用的有线性稳压芯片和开关电源芯片,了解这两种电源芯片的各自特色和运用场景。
当具有一些电路根底和电子元器材常识,咱们就可认为机器人建立一套完好的硬件体系。在规划时一般依照功用来区分模块,如电源办理模块、直流电机驱动模块、直流无刷电机驱动模块、红外传感器模块、超声波传感器模块、IO接口模块等等。这儿简略介绍几个模块:
电源办理模块,一般机器人的供电电源只要一路输入,例如12V输入电压,可是在整个硬件体系中,或许需求运用到2.5V、3.3V或许5V等等,那么就需求规划一个电源办理电路,将12V转化为需求的电压,这儿面或许会用到多个电源芯片,也或许只用到一个电源芯片,依据实际状况而定。
直流电机驱动模块,机器人制造中常常用到直流电机,那么怎么来操控电机正回转、调理电机转速以及制动呢?由于电机滚动需求比较大的电流,单片机无法直接驱动电机滚动,这时分就需求规划一个用于单片机操控直流电机的电路,咱们叫它电机驱动电路。
传感器模块,机器人和人类相同,需求感官器材去感知周围环境信息,这时分就需求运用各种传感器来完结这些功用,可是传感器输出的信号各式各样,有些信号单片机是无法直接辨认的,有必要通过处理(如扩大,比较等)才干被单片机辨认,所以咱们需求为这些传感器规划适宜的接口电路。
好了,电路模块规划就先简略介绍这几个,今后我写一些专题文章来解说的机器人制造常用电路规划。
三 电路规划与制造
一般咱们在一款电路规划软件上规划电路原理图,然后再依据原理图规划电路板出产文件(PCB文件)。这种电路规划软件的品种有许多,例如Protel99SE、AltiumDesigner、PADS、Cadence等等,我引荐学习运用AltiumDesigner,功用完全,操作便利,简单上手,是初学者的最佳挑选。
学习电子技能最好的办法是着手制造,运用所学的电路常识规划出风趣的小制造,然后建立出来进行调试改善。这儿给初学者引荐两个建立电路的办法:
第一种 运用面包板和杜邦线合作元器材进行电路建立,这种办法在前期学习中,最便利高效,初学时强烈引荐。缺陷是杜邦线简单掉落。
面包板
第二种,运用万用板,将元器材和导线焊接到万用板上进行电路建立,这种办法需求运用电烙铁,所以要好好操练焊接技能。
万用板
假如爱好者对电路规划以及电路板规划把握到必定程度后,也能够测验寻觅电路板加工厂商直接加工电路板。
关于在电路规划、制造、调试等进程中常常用到的东西罗列如下,初学者可依据本身状况装备(电子元器材依据自己的学习状况进行收购)。
电烙铁、焊锡丝、助焊剂
万用板、耐高温导线
面包板、杜邦线
万用表
剥线钳、斜口钳
吸锡器
镊子