自平衡机器人8

1、最新 料推荐乐高机器人教程8默认分类2008-06-24 22:07:43阅读 603 评论 0字号：大中小订阅搭建技巧 5.3 模块最大化在搭建机器人的过程中，在没有搭建步骤图时，可能随时需要拆卸重新组装，至少会部分改装，自己设计过程中会出现或多或少的问题，就算你是个有经验的、思路清晰老手，你在制作过程中也会不断地改进你的想法和设计。因此，设计机器人时，最好使机器人结构便于拆卸，确切地说，将你的机器人的结构模块化。将机器人模块人的好处还有，你可以在需要的时候将一些组件用在其他项目上，而无需重新搭建这些结构。但也不是常常这样，如果设计中需要结构更紧凑，就要舍弃机器人模块化地想法，而专注于系统集

2、成。尽管如此，这仍不失为设计乐高机器人的经验之谈，尤其是组建大的机器人时。该原理涉及一些重要组件：马达、传感器，当然少不了rcx 。如果你已经迷上了lego 机器人，那建议你去买一些组件来拓展你的机器人。可能你的器材很多，可以同时开展不止一个项目，或者说，当需要搭建新的机器人时，无须拆掉以前搭建好的模型。不过，rcx 、马达及传感器并不便宜，建议你最好在设计机器人时能考虑到将来拆卸某些重要组件时无需将它整个拆散。注意：设计机器人结构时，起码应该考虑到需要时可以很方便地为rcx 换电池。最常用的解决方式是将rcx 安装在机器人的最上端，这样，也便于按机器人按钮或读取rcx 的显示。5.4 结构的

3、载重一个可运动的机器人需承负的最小负载为300 克：即 1 个 rcx （及电池）和2 个马达的重量。如果加上电缆、传感器及其他结构组件，机器人的重量很容易达到500 克。你是否关心它的质量及其相关的因素？在制作机器人时，首先要考虑的因素就是摩擦力，要尽量减小。尤其是与轮子相连的这部份结构。这是因为轮子所承受的所有的重量都是由轴传递的。轮子就象杠杆， 距离它越远， 作用在轴上的力就越大，这个力可能会使轴弯曲，使梁变形，在梁与轴间产生很大的摩擦力。因此，在搭建时，应尽可能使办子靠进它要支持的梁。图 5.5 所示的三种情况： a 最不可取， b 次之， c 为最好。1最新 料推荐图 5.5使马轮子

4、尽可能靠进它所要支持的梁。建议在条件允许时，尽可能不要用一根梁支持承重轴。图5.6 所示三种结构比图5.5 所示更可取，而所有 6 种结构中，图5.6c 所示结构为最佳结构，该结构中在轮子的两侧各有一支持梁，就象自行车，避免所有可能由轴与支持物上起的杠杆效应，将摩擦力降至最小。图 5.6采用两个支持梁效果要比用一个好。rcx 的安放位置对移动机器人的行为影响很大。虽然整个机器人的重量决定机器人的行动，但由于rcx （及电池）是整个机器人中最重的组件，对平衡负载至关重要。为了说明为什么需要平衡负载，我们现在回忆一下 ”惯性 ”的定义。 本章开头解释了任何物体都有保持原有运动状态的趋势。有时，是阻

5、止加速。质量越大，需要改变速度的力越大。mindstorms constructopedia所示的 acrobot 模型就运用了该原理原理。如果你已经搭建过该模型，是否奇怪它为什么会翻转而不是前进？这是因为机器人的惯性使它保持在原有的状态 即稳定性。一旦为马达提供动力，轮子即试图将动力转换为运动，为机器人加速。但是，由于其惯性很大，而路面阻力很小，这样，作用力使机器人的身体翻转过来而不是使轮子转动。一旦机器人翻过来，由于机器人的前面为非驱动轮，使得它不能再转动，就只好加速了。2最新 料推荐你大概不想让你的机器人也象acrobot ，通常，人们希望自己的机器人稳稳地停在地上。可以利用重力加速度来

6、实现：使驱动轴远离负载远些。不需要复杂的运算，只要用机器人实践几次就行了 -运行一个简单的程序： 启动机器人、 停止、转向，看看机器人怎么做。 试着将 rcx 放在不同位置， 直到你满意为止。主装：底盘、模块与负载下面我们将本章所讨论的所有内容都作一总结。使用mindstorms中的部分组件，搭建图5.7 所示的底盘。由于高度降低，它看起来很简单，我们一起来看一下：图 5.7完整的平台这个平台看起来就象一块三明治，用了两层梁，中间夹了一层板子。因为使用了垂直梁将各层锁在一起，使结构非常结实。注意机器人的内部，我们用 1x3 连接板 代替 1x4 梁，这样，底盘的上面就很平整，很容易安放 rcx

7、 或其他组件。承重轴为两根 8 轴（ 8 号轴的意思是指其长度为 8 个乐高单位），用于支持内侧与外侧的梁，并使轮子尽可能靠近支持梁。采用第三章中介绍的方法，用带有导轨的1x2 板固定马达（见图3.4 ），上面用两个2x4 乐高板固定（ 图 5.8 ），这个结构中，只需取下这两片乐高板，无需破坏整体结构，就可取下马达（图5.9 ）。当然，也可以很方便地取下导向轮和两个主轮，用于其他项目 （图 5.10 ）。这里需要提出注意的是，导向轮非常特殊，它可以使两轮的机器人稳定、平滑转弯。设计好的导向轮需要很多技巧，我们将在第8章中详细介绍。一般情况下，如果你只有一套机器人发明家系统套装，为了制作另外一

8、个机器人，可能不得不拆掉整个模型。但是，如果你有更多的 lego 技术组件，你就可以保持你的机器人平台基本完整，只需取下马达和轮子就可以开始一个新项目了。3最新 料推荐图 5.9取下 达图 5.10 和 子 在， 我 来考 和 性，如果有 lego 遥控器，不需要任何程序即可 。如果没有遥控器，建 你 写一个 的，能使机器人运 、 弯的程序，不需要很复 ，如下面所示的 代 就可以了， 程序使机器人前 、后退，然后原地 圈。start left & right motors forwardwait 2 seconds4最新 料推荐stop left & right motorswait 2 se

9、condsstart left &right motors reversewait 2 secondsstop left &right motorswait 2 secondsstart left motors forwardstart right motors reversewait 2 secondsstop left &right motors将 rcx 安放在不同的位置， 看看会发生什么情况。 如果它只是简单转动主轮轴 （图 5.11 ）,就象 acrobot 一样，很容易翻车。图 5.11 rcx安放位置不合适，会造成器人的不稳定。将 rcx 向导向轮方向移动，会发现机器人越来越稳定

10、（图5.12 ），虽然在机器人启动或停止时有些弹跳，却不会再翻车了。5最新 料推荐图 5.12 rcx 位置合适，可以改进机器人的稳定性。小结本章内容可以概括为三个词：分层、模块化及平衡。这机器人结构三要素。分层：可以使你的机器人结实，结构合理。回顾一下第一章中讲的，用梁和板子分层叠放，再用垂直的梁加固，可以得到轻巧、稳固的结构。结构的稳定不是就需要很多组件，而在于设计中的技巧。模块化：可以节约您的时间，使您可以将一些组件重复用在其他项目上。这点对于一些贵重件，如传感器、马达，尤其是rcx ，颇为重要，因为这些组件比较贵，且无法替代，要牢记这一点。不只是单个组件，甚至还可能是整个子系统（如导向轮），在需要时，都可以从一个机器人上取下来，安到另一个机器人上去。平衡：是车辆稳定的关键。尽量降低你的机器人小车的重心，以减小惯性及其不稳定性。试着将负责放在不同位置，尤其是rcx ，使机器人最好地适应加速、减速过程。在第十五章我们将深入讨论这个问题，我们在该章将学习如何搭建步行机