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机器人编程教程1机器人简介(二)
2023-08-26 21:10:22 】 浏览:108
Tags:程教程 简介
机都是机器人。洗衣机有传感器和输出端来影响周围环境。通过处理,洗衣机可以遵循程序,并利用传感器的反馈来达到和维持条件。洗衣机维修人员可能比我更像机器人专家。

1.3.2 其他家用机器人

燃气中央供暖锅炉有传感器、泵和阀门。锅炉利用反馈机制来维持室内温度、加热水流、燃气流量,并确保引火灯一直亮着。锅炉是自动的,有许多类似机器人的功能,但它是固定的,不能随时改装成其他用途。智能风扇和打印机等其他家用电器也是如此。

智能风扇利用传感器检测室内温度、湿度和空气质量,然后通过风扇转速和加热元件进行输出。

家庭中的其他机器,例如微波炉,只有定时器操作,它们不做决定,而且过于简单,不能被视为机器人。

最明显的家用机器人可能是机器人吸尘器:

这种带轮子的移动机器人就像我们要在这里制作的一样,但更漂亮。它们装有传感器,可以探测墙壁、袋子的高度和障碍区,避免碰撞。它们最能代表我们正在研究的机器人类型。这种机器人是自主的、可移动的,并且可以重新编程,做出不同的行为。

在我们制造机器人的过程中,我们将探索如何利用其传感器检测事物并做出反应,形成我们在洗衣机中看到的反馈回路。

1.4 探索工业机器人

机器人常见的另一个领域是工业。第一批有用的机器人是在工厂中使用的,而且已经存在了很长时间。

1.4.1 机械臂

机械臂的种类繁多,从用于转动鸡蛋的小巧精致的机器人,到移动货运集装箱的巨大怪兽,不一而足。机械臂通常使用步进电机和伺服电机。我们将在本书使用的摇摄和俯仰机构中介绍伺服电机。大多数工业机械臂(例如ABB焊接机器人)都遵循预定的移动模式,不具备任何决策功能。不过,要想获得更加基于传感器的智能系统,请看Rethink Robotics公司的Baxter,它给人留下了深刻印象。巴克斯特是一个协作机器人,旨在与人类一起工作:

许多机械臂在旁边工作不安全,可能会导致事故,因此需要在其周围设置笼子或警告标志。Baxter则不同,它能感知人类,并在周围工作或暂停,以确保安全。在上一张图片中,我们可以看到这些传感器位于头部周围。手臂传感器和软关节也能让Baxter特感知碰撞并做出反应。

Baxter有一套训练和重复机制,让工人能够适应任务。在训练或回放动作时,它使用传感器检测关节位置。我们的机器人将使用编码器传感器来精确控制车轮运动。

1.4.2 仓库机器人

另一种常见的工业机器人是在工厂车间或仓库中移动物品的机器人:

上图显示了用于在仓库中移动托盘的机器人起重机系统。它们接收指令,在货架系统内移动货物。

较小的物品移动机器人,如图2中的Intellicart,采用线型传感器,通过跟踪地板上的线,磁感应地板下的电线,或跟踪像 ASIMO这样的标记信标。我们的机器人将跟随这样的线。这些跟踪线的小车经常使用轮子,因为轮子易于维护,而且可以形成稳定的平台。

参考资料

1.5 竞技、教育和业余爱好机器人

最有趣的机器人是由业余机器人制作者创造的。这是一个极具创新性的领域。

机器人技术在教育领域一直占有一席之地,学术界的建造者将其用作学习和实验平台。许多商业企业就是在这种环境下起步的。大学机器人通常是集体创作,可以使用高科技设备进行制造:

Kismet于90年代末在麻省理工学院诞生。一些业余爱好者使用的机器人都是从它衍生出来的。它使用电机驱动模仿人类表情的面部动作,在当时具有开创性意义。使用伺服电机的低价业余爱好者套件OhBot就是基于Kismet开发的。OhBot与树莓派(Raspberry Pi)相连,利用语音识别和摄像头处理技术做出令人信服的表情。

业余机器人技术与开源软件/硬件社区紧密相连,可利用GitHub(https://github.com)等网站共享设计和代码,从而产生更多想法。业余机器人可以利用互联网上提供的套件制作,并进行修改和添加。这些套件的复杂程度范围很广,从简单的三轮底座到无人机套件和六足机器人。它们有带电子设备的,也有不带电子设备的。第6章 "构建机器人基础知识--轮子、动力和布线 "将介绍对套件的调查。我使用六脚架套件制作了SpiderBot,以探索行走动作:

上图为我根据套件制作的蜘蛛机器人。控制器为 esp8266 + Adafruit 16伺服控制器

Skittlebot是我在2018年Pi Wars上的参赛作品,使用玩具黑客技术将遥控挖掘机玩具改装成机器人平台。Pi Wars是一项针对基于树莓派(Raspberry Pi)的机器人的自主机器人挑战赛,既有手动挑战,也有自主挑战。参赛作品既有装饰性外壳,也有机智的工程设计。Skittlebot使用三个距离传感器来避开墙壁,我们将在第8章"使用Python对距离传感器进行编程"中研究这种传感器。Skittlebot使用摄像头来寻找有颜色的物体,我们将在第13章 "机器人视觉--使用Pi摄像头和OpenCV"中介绍:

上图Skittlebot - 我的PiWars 2018 机器人

一些业余爱好者使用3D打印、激光切割、真空成型、木工、数控和其他技术来构建底盘和部件,从而从零开始打造机器人:

2009年,我为伦敦机器人小组The Aurorans从零开始制作了图中的机器人。该机器人在2009年被称为 EeeBot,因为它是由 Eee PC笔记本电脑驱动的。Aurorans是一个讨论机器人技术的社区。后来,该机器人被赋予了一个树莓派(Raspberry Pi),而机械臂套件(uArm)似乎与之相匹配,因此它被命名为ArmBot。

目前市场上有很多底盘套件,初学

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