2009年11月 文档列表

解魔方的机器人攻略5 – 自制电源

之前说了,9797搭配销售的有一块锂电池,但是没有充电器。而8527更是连锂电都没有。
NXT需要9V电压,共计六节电池,说实话每次充电真是烦死我了(我的充电器是4口的,总过需要30小时充电!)。
如果你想单独购买充电套装,对不起,大概需要700块钱!

好吧,忍无可忍了,下面看看我用废纸,铁钉,电线和直流变压器做成的电源:
1,找两根铁钉,长一点的,需要跟电池差不多长
2,在铁定上绕上两根电线,注意用红线连接正极,黑线连接负极
3,用白纸把铁钉裹住,裹成差不多跟电池一样大
4,买一个圆口的9V电源,额定电流要大,如果需要给锂电池充电的话,最好电流在800mA以上
5,买一个圆口的小插座,用来连接铁钉和电源
算一算成本,小插座2元,9V电源15元,其他的铁钉电线啥的从平时收集宝贝的箱子里翻翻就有了(也有人称之为叫垃圾箱,玩机器人的兄弟,平时需要养成收破烂的习惯)

看看效果吧:

二十元的电源套装

二十元的电源套装

 

9V直流电源

9V直流电源

 

铁钉做成的“假电池”,正好可以放进电池盒

铁钉做成的“假电池”,正好可以放进电池盒

好了,所有需要的材料都已经列出来了,大概只需要2700~3000元左右。
接下来咱们就可以动手开工了!

PS:应程序猎人的要求,我再贴两张清晰一点的接口图片

电源插口

电源插口

后面的三个焊脚,用万用表量,两个连通的是地,另一端是正

后面的三个焊脚,用万用表量,两个连通的是地,另一端是正

至于插口的大小,带上你的变压器,在电子市场试一下就知道啦!

解魔方的机器人攻略4 – 购买器件(下)

二,颜色传感器
身价第二高的同学隆重登场了。想玩魔方,当然要先能看到魔方,并且识别它的颜色。
NXT套装里自带一个亮度传感器(Light Sensor),我曾经打算用它来读取魔方的颜色。
后来发现这个亮度传感器只能读出灰度值,就跟个色盲似的,让它寻个线还凑合,让它看魔方简直就是杀牛用鸡刀。
没办法,只好再买一个专用的颜色传感器吧!
照样上淘宝买吧,价格500元左右。
需要注意的是,这个传感器虽然价格很贵,但是性能却没有想象的那么好。
它能以RGB的形式返回颜色值,但是误差是相当的大,后面我会专门介绍一下怎么在巨大的误差下判断颜色。

NXT 颜色传感器

NXT 颜色传感器

三,魔方
魔方是制作萝卜头过程中非常关键的一环(废话)。问题在于,你不能随便在街头买个烂魔方,然后交给萝卜头。
因为萝卜头身体比较单薄,大刀耍不动的结果是把自己玩残了。
我的第一个魔方就是街头花10块买的,当时还觉得相当贵,想当年好像只用了一块钱。
结果很明显,魔方转到一半,萝卜头的胳膊飞出来了。
后来我分别买过Rubik牌和国甲牌,价格都是50左右,质量上还是咱们国产的好!
所以这里强烈推荐国甲,另外再强烈推荐个淘宝店叫魔方小站,自己搜一下吧:)

国甲魔方

国甲魔方

四,乐高配件
乐高公司真是一个伟大的奸商。它的产品很好,但是零件总是不够用。当你差几个连杆的时候,就会发现这玩意儿真是贵的惊人。我建议不用专门去买连杆或者销钉这样的小件。可以直接去买个乐高小车或者推土机这样的套装,反正多出来的也没损失。
让人欢欣鼓舞的是,乐高颗粒有很多山寨的,尺寸完全一样,质量稍差一点,但是价格只有四分之一。
(一分钱一分货,乐高原装颗粒都是无毒的塑料,如果给孩子玩的话最好买原装的)

乐高铲车

乐高铲车

 

解魔方的机器人攻略3 – 购买器件(上)

决心开始你的机器人之旅了吗?好,是时候从钱包里掏点诚意出来了!
那些从电路开始做起的爱好者们,他们买器件就像是软刀子割肉,今天几十大洋,明天一百大洋,最后都不知道花了多少钱。
幸运的是咱们这个项目,完全就是一锤子买卖,总价三千以内,买完就不用再花钱了。
下面从最贵的家伙开始介绍。

一,乐高(lego)NXT Mindstorm机器人套装
还不知道乐高机器人的同学,请先Bing一下乐高+nxt+mindstorm+介绍
我看完介绍,流的口水差点把键盘短路了。先别猴急,买东西一定要货比三家,毕竟咱们的银子也不是天上掉下来的。
NXT有两种版本,一种是教育版(型号是9797),一种是玩具版(型号是8527)
————————————————–
感谢热心网友Li Fanxiinshua的线报:
目前8527已经被8547替代,套装中已经包含了颜色传感器,暂时不包括锂电池。
————————————————–
对萝卜头来说,两种版本都可以用,下面是一些对比:
# 9797比8527贵400块左右
# 9797比8527多一个锂电池(奸商没有配充电器,稍后我会介绍如何用20元DIY一个电源)
# 9797比8527多一个触觉传感器(其实就是一个按钮)
# 9797比8527多一个收纳盒,这个盒子真是个好东西,不过自己买一个也很便宜
# 两者的零件组合稍有差别,总数量上差不多
总结:不差钱就买9797,节约点就买8527。

NXT 9797玩具版

NXT 8527玩具版

 

NXT 9797教育版

NXT 9797教育版

8527在乐高的官方网站上售价是250美元,约合我朝1700大洋。遗憾的是送货地址只有欧美的几个国家,而中国的总代理西觅亚报价是3000大洋!
因为这个事情,我曾用蹩脚的英文给乐高客服发了封强烈谴责的邮件,客服小mm服务态度还挺好,很快就回了封邮件(假设对方是小mm有助于缓解愤怒情绪)。大意是由于贵国征收了较高的关税,所以我们也无可奈何云云。。
有道理啊!想我泱泱大国,天朝上邦,自然物价要高一点才能体现出那啥主义的优越性。你看咱们的汽车比美国贵,房价比美国贵,玩具比美国贵。。
扯远了,其实你可以直接在淘宝搜索,价格便宜好多,这里我不就不做广告了。(感谢淘宝,感谢马云及其十八辈祖宗!)

解魔方的机器人攻略2 – 选择方案

有了想法,接下来该怎么行动呢?我建议的方式是:
考查 -> 确定方案 -> 架构 -> 实现 -> 改进

我们先开始考查,随便Bing一下 rubik+cube+robot 。你可以找到各种奇奇怪怪的魔方机器人,例如:

各种神奇的魔方机器人(无聊的人还真不少)

各种神奇的魔方机器人(无聊的人还真不少)

需要链接的请点这里:
http://www.switched.com/2009/09/17/teens-rubiks-cube-robot-solves-classic-puzzle/
http://video.google.com/videoplay?docid=-2084071621500271233#
http://www.youtube.com/watch?v=jkft2qaKv_o
http://www.engadget.com/2007/12/17/kawasaki-robot-solves-rubiks-cube-in-six-seconds-flat/
http://tiltedtwister.com/

我决定参考(请注意是参考而不是抄袭)图中左下的方案,该方案基于Lego公司的NXT Mindstorm机器人套装制作,有以下优点:
1,成熟产品,无需设计电路和焊接
2,积木式设计,扩展性超强
3,三组电机,多种传感器,蓝牙连接,功能很完善
4,有很多第三方的开发包,编写代码很方便
5,价格可以承受(2k左右)

它的缺点:
1,个头小,功率不高,转魔方没问题,干重体力活就不行了
2,塑料连接件,容易出现误差
3,想进一步扩展电子设备较困难

万丈高楼平地起,确定方案就是迈出了第一步!请注意:貌似最轻松的这一步恰恰是最关键的,因为它会影响到之后的所有工作。这个考查阶段,我大概用了一星期的时间查阅资料,对比和估算了各种方案需要的时间和经费;另外还需要一个大概的可行性分析,确定这个方案可以行的通。

现在回过头来看,可行性分析非常重要但也不要钻牛角尖,因为做一件事很少能一帆风顺,总会遇到各种出乎意料的问题。只要不轻言放弃,开发人员永远都可以兵来将挡,水来土掩。

接下来就准备掏银子采购吧,像泡妞一样,该出手时就出手!

解魔方的机器人攻略1 – 前因后果

在开始介绍方案之前,我先回答一个问题。有人问我,为什么你无端端的会想起做一个解魔方的机器人呢?

(嗖~~镜头切换到1990年)
玩具店里,一个小P孩正呆呆的看着一架模型飞机。他的眼睛里充满了渴望,小伙儿追求姑娘的眼神也不过如此。
但是他没有哭闹着要买,因为他知道家里没有多少钱(哈哈,这娃真懂事啊)
最后他挑了一个很便宜的魔方,这个魔方成了他几年内唯一的玩具。
那个时代没有网络,信息匮乏,这个不算聪明也不算太笨的小P孩,自己一个人闷头玩了两年,终于找到了还原的方法。

(嗖~~镜头又切换到1996年)
在座如果有北航的校友,应该知道冯如杯科技制作竞赛,每年各系都有老师组织并指导学生参赛。
航空发动机系的新生:老师,我想做一个能转魔方的机器人
指导老师(观察中:这个学生真是特别啊–看上去特别呆):
嗯,你的想法非常好,不过我觉得实现起来很难,而且没有什么实用价值,另外咱们系也没多少经费……
于是这个不切实际的想法就这样被咔嚓了。
题外话:其实当时计算机还在Dos时代,Internet更是还没在北京出现,做这样的机器人确实非常困难。我后来参加的Atar9C发动机实体模型项目,获得了冯如杯的二等奖。
这个发动机至今还展览在北航三号教学楼的发动机陈列室里,回想起来还是无法抑制的臭美啊!

(镜头再次切换)
某公司老板酷爱长跑,为了迎接新加坡马拉松大赛,他组织了一次公司内的热身长跑活动。
在这次活动里,只要跑完20公里,就可以获得几百大洋的奖金。
有一位年轻人恰好出差到此,跑两小时就有几百大洋入账,不赚白不赚啊!
不幸的事情发生了,半路上他亲眼目睹了一个同事倒下,心脏病突发。
虽然这种事在长跑中很常见,虽然和这位同事素不相识,但是年轻人还是被震撼了
人生如白驹过隙,你曾经想过要做一些事情,但是“有空了再说吧”,“有钱了再说吧”。。懒人的借口总是好找的。
当然,大多数人不会以这种突然的方式离去,他们只是在不知不觉中变老,然后有一天,他们会“突然”发现自己没多少时间了。
所以他决定做点事情,从十多年前被鄙视的小心愿开始做起。
题外话:世事就像变幻莫测的魔方,一串貌似毫不相关的因,可能会结出一个莫名其妙的果。这就是传说中的蝴蝶效应吧!

解魔方的机器人-零基础攻略(序)

    胡温戊子年(即公元2008年)的夏天。就在举国上下喜迎奥运的时候,有一个年轻人却收拾行装,非常不爽的离开了北京。因为他是干程序员这一行的,这个行当简单说就是收人钱财,替人消灾,有时候还TMD必须去外地消灾!

    这次消灾之行的目的地是新加坡。消灾的日子是非常难熬的,去公司忙的要死,回公寓又闷的要死。因为这位同学不会k歌,不打游戏,不看电视,更不会去芽笼逛街,当地为数不多的几个景点都去过好几遍了。

    正所谓:天将降大任于斯人也,必先苦其心志(需求天天变),劳其筋骨(加班天天不变),饿其体肤(没人煮夜宵),空乏其身(股市有风险),行拂乱其所为(投资不谨慎),所以动心忍性,增益其所不能。终于有一天,这位同学忍无可忍,决定做点事情打发时间。两个月后,第一版的解魔方机器人就这样诞生了(没错,这个莫名其妙的同学就是我自己)。

    当然,既然是第一版,肯定有很多问题。例如颜色读不准,手臂卡住,步骤太多等等。经过一年断断续续的修补,最近终于完成了非常稳定的第三版。

    给大家介绍一下,这个机器人的中文名字叫萝卜头,英文名是Robot~。它能在三分钟到五分钟内还原一个任意状态的魔方,还原步骤平均在25步左右。

    先来个特写:

来个特写

来个特写

正面免冠大头照:

正面免冠大头照

正面免冠大头照

再换个角度秀下侧面:

再换个角度

再换个角度

来段视频表演:

 Youtube请看这里:
http://www.youtube.com/watch?v=MXk5-dvkBWo

好了,看完表演,没兴趣的同学可以散场了,下面是几个小小的总结。

制作这样的一个机器人,我们需要什么:
1. 兴趣,这点不用多说了,假设没兴趣的同学已经飘过了
2. 时间,上班族可能需要两个月的业余时间,如果你是学生,恭喜你可以打个五折
3. ,人民币三千大洋以内,跟一部普通手机差不多。有趣的是,不同的人对此反应截然不同。一类人会说“哇,只用三千块啊”,另一类人会说“哇,三千块就做这么个东西啊”,您觉得呢?
4. 一定的编程基础,在我的攻略里,会使用Java和C#来介绍
5. 一台能上网的电脑,听哥一句话:少玩游戏,多查资料:)
6. 家人的支持。如果您的另一半反对的话,估计这事基本就没戏了。还好,我家娘子是EE专业人士,目前是兼职的免费助理

我们不需要什么:
1. 如果你没有电子电路知识,或痛恨焊电路板,请不要担心,这个机器人不需要自己制作电路部分。
2. 同样,我们也不需要做任何机械加工,所有器件都是塑料件,顶多需要用小刀削掉一些边角。
3. 大师们经常说“我们的研究,是在马啥主义,毛啥啥思想的指导下开展的”。每当我听到这些,都会崇拜的内牛满面。所幸的是,我等草民只需要拿来主义和面向对象的编程思想即可。
4. 参考书,这是个新奇的领域,几乎找不到相关的参考书,还是省点钱在网上查资料吧

最后,如果你看了这些以后仍然很有兴趣,并决心走上DIY之路的话,请经常来我的博客转转 
我会陆陆续续发布后续攻略,按照这些攻略你也可以亲手做出一个解魔方的机器人。即使你对魔方不感兴趣,至少也能得到一点启发和灵感。

开博啦

给自己加点油…