仿生机器人
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仿生机器人
目前在西方国家，机械宠物十分流行，另外，仿麻雀机器人可以担任环境监测的任务，具有广阔的开发前景。二十一世纪人类将进入社会，发展“”将弥补年轻劳动力的严重不足，解决老龄化社会的家庭服务和医疗等社会问题，并能开辟新的产业，创造新的就业机会。
&&的五大要求：
感知能力、识别能力、记忆能力、思维能力、行动能力。
IEEE 机器人学与仿生学国际学术会议”的主题为“21世纪新的前沿：机器人学与仿生学”，其目的在于促进这两大重要技术领域的融合。对于这里面的“仿生学”字眼，本届大会的主席、中国科学院沈阳自动化所研究员马书根和广濑茂男的观点是异曲同工。
&&&他们认为，“仿生学”不能够真正表现出英文中的Biomimetics的完整含义。“仿生学的概念应该非常广，有的时候在外形和动作上将它借鉴过来。仿昆虫机器人，因为它的体积小，像蜜蜂一样，改变方向相当灵活，而体积较大的鸟类就没有这么方便了。我们要做的是从结构上、控制上、运动技能上仿生。”
&&&另一方面，他们觉得中文的“仿生”只强调了“模仿”生物的结构和功能，而其在实践中的范围已经远远超出了这个界限，马书根介绍：“比如说我们可以深入到生物的微小的细胞中，采用纳米技术、控制技术以及其他如材料科学技术等，就有可能制造出有人的肌肉功能的手臂，其它的器官有可能依据需要制造出来。”
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&&仿人机器人：
&&一般分别或同时具有仿人的四肢和头部。中国科技大学教授介绍，机器人一般根据不同应用需求被设计成不同形状，如运用于工业的机械臂、轮椅机器人、步行机器人…等。而研究集机械，电子，计算机，材料，传感器，控制技术…等多门科学于一体，代表着一个国家的高科技发展水平。从机器人技术和人工智能的研究现状来看，要完全实现高智能，高灵活性的还有很长的路要走，而且，人类对自身也没有彻底地了解，这些都限制了的发展。
&&（Android），即（别称：仿制人、…等），指是以模仿真人为目的制造的机器人。但也可以指中的Humanoid（），可以是“大小”和真人差很远也没有似人的外观，但有人的和头等身体结构。现时仿生人仍然在阶段，却是长期以来和机器人学的一大。日制造出了第一个仿生人，名为“Rex（雷克斯）”，造价100万美元左右。制造者利用来自世界各地的人造假肢和器官而打造，拥有人工血液循环系统，以及人工的、、和…等，还实现了人工眼的功能。
& ，又称：仿人机器人／类人机器人，是具有人形的机器人。1886年法国作家利尔亚当在他的小说《未来夏娃》中将外表像人的机器起名为“安德罗丁”（android），就是一种人形机器人。按照亚描述，人形机器人由4部分组成：生命系统（平衡、步行、发声、身体摆动、感觉、表情、调节运动等）；造型解质（关节能自由运动的金属覆盖体，一种盔甲）；肌肉（在上述盔甲上有肉体、静脉、性别等身体的各种形态）；人造皮肤（含有肤色、轮廓、头发、视觉、牙齿、手爪等）。
由于仿人型机器人集机、电、材料、计算机、传感器、控制技术…等多门学科于一体，是一个国家高科技实力和发展水平的重要标志，因此，世界发达国家都不惜投入巨资进行开发研究。
&&日、美、英等国都在研制仿方面做了大量的工作，并已取得突破性的进展：
日本人对机器人的亲密情谊由来已久。最近，英国驻日本大使馆的首席科学官就这个主题发布了一份报告，其中写道：“日本成功地保持了很高的（机器人）专利率，而且在语音识别领域得到了迅速发展。”日本本田公司于1997年10月推出了仿P3，本田公司最新开发的新型机器人“”，身高120厘米，体重43公斤，它的走路方式更加接近人。
&&美国麻省理工学院研制出了仿人形机器人科戈（COG）。
&&德国和澳洲共同研制出了装有52个汽缸，身高2米、体重150公斤的大型机器人。
我国在仿方面做了大量研究，并取得了很多成果。比如长沙国防科技大学研制成了双足步行机器人，北京航空航天大学研制成了多指灵巧手，哈尔滨工业大学、北京科技大学也在这方面做了大量深入的工作。
&双足步行机器人研究是一个很诱人的研究课题，而且难度很大。在日本开展双足步行机器人研究已有30多年的历史，研制出了许多可以静态、动态稳定行走的双足步行机器人，上面提到的P2、P3是其中的佼佼者。
&在国家863计划、国家自然科学基金和湖南省的支持下，长沙国防科技大学于1988年2月研制成功了六关节平面运动型双足步行机器人，随后于1990年又先后研制成功了十关节、十二关节的空间运动型机器人系统，并实现了平地前进、后退，左右侧行，左右转弯，上下台阶，上下斜坡和跨越障碍等人类所具备的基本行走功能。近期在十二关节的空间运动机构上，实现了每秒钟两步的前进及左右动态行走功能。
经过十年攻关，国防科技大学研制成功我国第一台仿人型机器人——“先行者”，实现了机器人技术的重大突破。“先行者”有人一样的身躯、、眼睛、双臂和双足，有一定的语言功能，可以动态步行。
人类与动物相比，除了拥有理性的思维能力、准确的外，拥有一双灵巧的手也是人类的骄傲。正因如此，让机器人也拥有一双灵巧的手成了许多科研人员的目标。
在院士的主持下，北京航空航天大学机器人研究所于80年代末开始灵巧手的研究与开发，最初研究出来的BH－1型灵巧手功能相对简单，但填补了当时国内空白。在随后的几年中又不断改进，现在的灵巧手已能灵巧地抓持和操作不同材质、不同形状的物体。它配在机器人上充当灵巧末端执行器可扩大机器人的作业范围，完成复杂的装配、搬运等操作。比如它可以用来抓取鸡蛋，既不会使鸡蛋掉下，也不会鸡蛋。灵巧手在航空航天、医疗护理等方面有应用前景。
灵巧手有三个手指，每个手指有3个关节，3个手指共9个自由度，微电机放在灵巧手的内部，各关节装有关节角度传感器，指端配有三维力传感器，采用两级分布式计算机实时控制系统。
&仿人型机器人是多门基础学科、多项高技术的集成，代表了机器人的尖端技术。因此，仿人形机器人是的研究热点之一。仿人型机器人不仅是一个国家高科技综合水平的重要标志，也在人类生产、生活中有着广泛的用途。&
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&仿动物机器人：
& &机器蝎子
长约50厘米的机器与其他传统的机器人不同，它没有解决复杂问题的能力。机器蝎子几乎完全依靠反射作用来解决行走问题。这就使得它能够迅速对困扰它的任何事物做出反应，它的头部有两个。如果碰到高出它身高50%%的障碍物，它就会绕开。而且，如果左边的传感器探测到障碍物，它就会自动。
& &机械蟑螂
&不只是蝎子，就连也能给科学家提供设计的灵感，科学家们发现，蟑螂在高速运动时，每次只有三条腿着地，一边两条，一边一条，循环反复，根据这个原理，仿生学家制造出机械蟑螂，它不仅每秒能够前进三米，而且平衡性非常好，能够适应各种恶劣环境，不远的将来，太空探索或排除地雷，就是它的用武之地。&
&机器梭子鱼
&麻省理工学院的机器，是世界上第一个能够自由游动的机器鱼。它大部分是由玻璃纤维制成的，上覆一层钢丝网，最外面是一层合成弹力纤维。尾部由弹簧状的锥形玻璃纤维线圈制成，从而使这条机器梭子鱼既坚固又灵活。一台伺服电动机为这条机器鱼提供动力。
&机器腿的膝部装有弹簧，能像青蛙那样先弯起腿，再一跃而起。机器蛙在地球上一跃的最远距离是2.4米；而在火星上，由于火星的重力大约为地球的1/3，机器蛙的跳远成绩则可远达7.2米，接近人类的跳远世界纪录。因此它不会再像2007年的火星越野车那样在一块小石头面前一筹莫展了。
这是太空工程师从攀墙特技中得到灵感而创造出的。它安装有一组天线模仿昆虫触角，当它迈动细长的腿时，这些触角可探测地形和障碍。机器蜘蛛原形很小，直立高度仅18厘米，比人的手掌大不了多少。“蜘蛛侠”们不仅能攀爬太空越野车无法到达的火星陡坡地形，而且成本也经济许多，这样，一大批太空“蜘蛛侠”就会遍布在火星大地的各个角落。
&机器金枪鱼
机器金枪鱼机器金枪鱼是麻省理工学院自“查理”之后在机器鱼研制方面取得的最新成果。这个新原型拥有柔软的身体，体内只装有1台发动机以及6个移动部件，使其能够在更大程度上模拟真实鱼的移动。
&机器人壁虎
&珠海新概念航空航天器有限公司李晓阳博士和他领导的研究组，日研制成功仿生机器人壁虎“神行者”。仿生机器人壁虎“神行者”作为一种体积小、行动灵活的新型智能机器人，有可能在不久的将来广泛应用于搜索、救援、反恐，以及科学实验和科学考察。据李晓阳博士介绍，这种机器人壁虎，能在各种建筑物的墙面、地下和墙缝中垂直上下迅速攀爬，或者在天花板下倒挂行走,对光滑的玻璃、粗糙或者粘有粉尘的墙面以及各种金属材料表面都能够适应，能够自动辨识障碍物并规避绕行，动作灵活逼真。其灵活性和运动速度可媲美自然界的壁虎。
南京航空航天大学研发出了能代替人来执行探测，拍摄等任务的仿生壁虎机器人，除了外形长的像壁虎，这个仿壁虎机器人还能代替人类来执行反恐侦查、地震搜救等“高难度”的任务，并且受邀参加了国家“十一五”重大科技成就展。记者了解到，为了成功研制仿壁虎机器人，南航的研究团队专门饲养了20多只壁虎来进行观察，而且这一观察就是整整8年！
像真壁虎一样在墙上爬来爬去
为了印证这个传说中的“高科技”到底有多神奇，记者昨天在南航的仿生物实验室亲自“眼见为实”，灵活的它可以像真壁虎那样在墙上爬来爬去。
在南航研究人员的带领下，记者在仿生物实验室里见到了这个长得真的很像壁虎的机器人。机器“大壁虎”通体由白色铝合金组成，长150毫米（不连尾巴），宽50毫米左右，而且在不包含电池的状况下的重量只有250克！不光和真壁虎一样有“四肢”，还有一条同样为铝合金材质的长尾巴。实验室研究人员告诉记者，“大壁虎”采用的是可充电的锂电池来提供电源，通过芯片来进行控制。目前可以实现在垂直90度的平面上实现爬行。
研究人员将机器人放在了实验室大门的下端，这只“壁虎”立刻朝着门的上端爬了过去。在实验室的大门上端有一块门牌，仿壁虎机器人爬到门牌的底部时竟然自动将爬行方向扭转了大约45度左右，绕过了门牌继续向上爬！“你现在看到的壁虎的芯片设定的是‘固定程序’，将来还能实现像小孩玩遥控车一样进行遥控器的‘远程遥控’。”南航机电学院戴振东教授说。
记者获悉，南航此次参加“十一五”重大科技成就展的“大壁虎”机器人实际上已经是“大壁虎六代”了，而南航第一代的“大壁虎”仿生机器人在2004年就已经问世。通过7年的更新完善，在改善了运动协调、远程控制以及电动机更新等问题的基础上，终于成功实现了大壁虎90度的自由爬行。而这个科研项目也在2006年得到了国家自然基金的重点项目支持。
研究人员饲养了20多只壁虎观摩习性
记者了解到，为了成功研制仿壁虎机器人，戴振东和研究团队专门饲养了20多只壁虎来进行观察。而这一观察就是整整8年！“当时我们在扬子晚报上刊登了一个需要广西壁虎的启事，没过多久就有人给我们送来了我们需要的大壁虎。”原来戴振东和他的团队用来观摩的壁虎也大有讲究，这个学名叫“蛤蚧”的广西壁虎体重150克，是能在天花板上爬行的最大动物。
通过8年的观察研究，戴振东和他的团队积累了大量的和壁虎有关的信息，并且在相关杂志上发表了几十篇研究壁虎的学术文章。“我们通过观察发现，壁虎爬的快慢是由步频决定的，”戴振东向记者讲述他的壁虎研究“心得”，他们还总结出了壁虎爬行的“步态”，“壁虎‘走路’也分很多种，三角步态、对角步态等等，”戴振东说，从壁虎的步态中他们也发现了运动步态参数变化的规律性。
而另外一个重要的研究结论更是让他感到无比欣喜，通过长时间的观察研发小组发现，壁虎在爬行时不同的脚相对于踝关节的速度矢量是相同的。也就是说壁虎在迈出每一步时都是一个“相对匀速”的状态。这个让外人看来有些晕乎的结论却成为了戴振东研发“仿生壁虎机器人”最为重要的发现，“这就是壁虎运动协调的秘密啊！”戴振东将研究成果运用到了“仿生壁虎机器人”的研制中，成功地解决了这个机械“大壁虎”运动协调的最核心问题。
“在选择壁虎之前其实我们已经试验过七八种动物了，”戴振东向记者解释机器人的仿生对象为什么会是壁虎的原因，“蝗虫、二十八星瓢虫等昆虫我们都试验过，最终才发现壁虎和我们理想的仿生机器人在功能上最具有相似性。”于是，这个“功能相似性”就成为了戴振东的仿生实验室选择壁虎作为仿生对象的最好理由，甚至连仿生实验室的纪念品都是一只壁虎形状的挂件。
戴振东揭秘了壁虎能够吸附在墙上并且实现无障碍爬行的原因。原来壁虎能牢牢吸附在墙壁上的本质是依据“范德华力”（分子间作用力，其实质是一种电性的吸引力）来实现的。它的脚上有50万根细毛，粗细从几μ到几十纳米不等，只相当于头发直径的千分之一。为了能让仿壁虎机器人也逐渐向这样的“无障碍”爬行目标“看齐”，戴振东和他的团队曾经尝试了不下十种方法来做“毛”，最终成功仿照刚毛吸附原理，通过特殊材质成功让仿壁虎机器人牢牢“吸”在了垂直90度的墙面上。
戴振东向记者介绍，仿壁虎机器人通过模拟壁虎微细结构，模拟大壁虎脚掌基于分子间的“范德华力”，采用仿生结构设计、仿生步态规划、脚掌粘附性能测试等方法，成功实现了仿壁虎机器人90度爬壁运动。
&它的未来:
反恐侦查、地震搜救都用得着“大壁虎”
“大壁虎”的阶段性成功并没有让戴振东和他的团队放慢对于仿生机器人的研究步伐，而这个已经比较成熟的机器人却依然“待字闺中”，没有对外进行推广。戴振东坚持尽善尽美，“仿生壁虎机器人必须要等到技术真正成熟了才能进行推广。”
戴振东介绍，仿生壁虎机器人将来的推广范围非常广泛。“比方说像反恐侦查，人质被扣押在一个密闭的空间里，外人无法进去的时候，我们的仿壁虎机器人就能派上大用场。”“大壁虎”可以背着摄像机“潜”入密闭空间，拍摄下人质所在位置的画面，从而给狙击手提供第一手的及时信息，帮助狙击手准确找准位置。
除此以外，仿生壁虎机器人在地震搜救的过程中也能发挥巨大的作用。“像一些地震救援队无法找到的领域，仿壁虎机器人凭借着小巧的优势就能轻易找到，并且及时通报给救援队废墟下有没有被压埋的人。”戴振东教授对于壁虎机器人的未来充满期待。
“我们将来最大的希望自然是仿壁虎机器人能实现倒挂180度的爬行，并且成为真正的‘全方位无障碍’，当然，实现这个目标我们还有很长的路要走。”戴振东说。
美国海军研究办公室研制一种“机器水母”，它可用于监测水面舰船和潜艇，探测化学溢出物，以及监控回游鱼类的动向。这些机器水母是由生物感应记忆合金制成的细线连接，当这些金属细线被加热时，就会像肌肉组织一样收缩。&
&另类仿生机器人（特殊用途仿生机器人）
通过观测记录旅客的睡眠过程，为旅客提供个人化艺术作品的睡眠图像。&&
采用四翼碳纤维折叠翅膀，每秒可拍打20次，可通过手机进行控制，并发送至难以抵达的区域。&&
机器人通过分析人类的手指动作、变化情况，就能准确猜出对手想出剪刀、石头还是布。&&
与现实中的蜂鸟大小相似，有望帮助在废墟中开展救援工作或搜寻罪犯。&&
能够模拟和传送接吻的感觉，带给远距离的异地恋人额外的亲密接触。&&
根据昆虫性信息素来引导机器人机械运动追踪气味，以用于监控环境等方面。&
它不仅能够捕捉书写者的动作轨迹，还能完美记录每个笔画的力度，进而进行精确重现。&
能通过呕吐帮助科学家分析在英国肆虐的诺如病毒，从而找出防止该病毒传播的良方。 &
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现代仿生机器人设计
《现代仿生机器人设计》是2008年3月电子工业出版社出版的图书，作者是和韩宝玲。
现代仿生机器人设计内容介绍
《现代仿生机器人设计》是关于仿生多足机器人基础理论、关键技术、设计流程和工程应用等学术专题的专著，是作者在吸收和借鉴国内外相关学术理念的基础上、结合作者多年的研究经验及工作成果编著而成，主要介绍了仿生六足机器人设计的新理念、探索的新思路、研发的新技术、实验的新方法和工作的新成果。《现代仿生机器人设计》以“功能需求→方案设计→效能评估→信息反馈”为主线，共分为13章。主要内容包括：绪论、机器人学与仿生学、仿生机器人模拟对象观测实验、仿生六足机器人结构设计技术、仿生六足机器人运动学分析、仿生六足机器人动力学分析、仿生六足机器人轨迹规划技术、仿生六足机器人虚拟样机技术、仿生六足机器人运动控制技术、仿生六足机器人传感探测技术、仿生六足机器人能源管理技术、仿生六足机器人视觉系统技术以及总结与展望等，使读者通过阅读此书对仿生机器人的基础理论、关键技术、设计流程和实际应用能有系统的认识和全面的了解，为提高我国仿生机器人的研发水平奠定基础。[1]
现代仿生机器人设计目录
符号和缩略词说明　　第1章 绪论　　1.1 机器人及其相关技术的发展　　1.2 仿生机器人的概念、原理及研究热点　　1.3 仿生多足机器人研究现状与发展趋势　　1.4 仿生六足机器人研发流程与关键技术　　本章参考文献　　第2章　机器人学与仿生学　　2.1 机器人学的基础理论　　2.1.1　机器人的基本定义　　2.1.2　机器人的有关概念　　2.2　仿生学概述　　2.2.1　仿生学的主要研究方法　　2.2.2　仿生学的主要研究内容　　2.2.3　机器人仿生学　　2.3 典型的六足纲昆虫结构特点与机能特性　　2.3.1　昆虫与昆虫纲　　2.3.2　昆虫的结构特点　　2.3.3　昆虫的一般习性　　2.3.4　常见昆虫简介　　2.3.5　昆虫与仿生学　　本章参考文献　　第3章　仿生机器人模拟对象观测实验　　3.1 蚂蚁步态特性和运动机理的实验研究　　3.1.1　实验对象的选择　　3.1.2　实验平台的搭建　　3.1.3　实验方案的实施　　3.2　弓背蚁体态结构观测实验研究　　3.3　弓背蚁运动特性观测实验研究　　本章参考文献　　第4章　仿生六足机器人结构设计技术　　4.1　仿生六足机器人机构建模　　4.2　仿生六足机器人本体设计　　4.3　仿生六足机器人腿部设计　　4.3.1　腿部参数确定原则　　4.3.2　腿部驱动系统设计　　4.4 仿生六足机器人结构优化　　4.4.1　机构参数对机器人工作空间的影响　　4.4.2　机构参数对机器人灵活度的影响　　4.4.3　机构参数对机器人轻动性的影响　　本章参考文献　　第5章　仿生六足机器人运动学分析　　5.1 仿生六足机器人位置分析　　5.1.1　摆动相各腿位置分析　　5.1.2　支撑相各腿位置分析　　5.2 仿生六足机器人运动分析　　5.2.1　摆动相各腿速度分析　　5.2.2　支撑相各腿速度分析　　5.2.3　摆动相各腿加速度分析　　5.3 仿生六足机器人能耗分析　　5.3.1　能耗指标　　5.3.2　机构参数对能耗的影响　　5.3.3　运动参数对能耗的影响　　本章参考文献　　第6章　仿生六足机器人动力学分析　　6.1　机器人动力学简述　　6.2　仿生六足机器人抬起腿动力学分析　　6.3　仿生六足机器人支撑腿动力学分析　　6.4　仿生六足机器人足端摩擦力分析　　6.4.1　足端摩擦的约束情况分析　　6.4.2　足端摩擦的线性规划方法　　6.5　仿生六足机器人非线性系统摩擦分析　　6.5.1 机器人关节驱动电机轴系力矩平衡方程　　6.5.2　机器人关节驱动电机轴系摩擦力矩分析　　6.6　仿生六足机器人系统低速爬行现象分析　　6.6.1　低速爬行现象的理论基础　　6.6.2　低速爬行现象的改进措施　　本章参考文献　　第7章　仿生六足机器人轨迹规划技术　　7.1　仿生六足机器人单足轨迹规划　　7.1.1　机器人足端点轨迹规划的基本概念　　7.1.2　机器人足端点轨迹规划的基本方法　　7.1.3　摆动相的足端轨迹规划　　7.1.4　支撑相的足端轨迹规划　　……　　第8章　仿生六足机器人运动控制技术　　第9章　仿生六足机器人运动控制技术　　第10章　仿生六足机器人传感探测技术　　第11章　仿生六足机器人能源管理技术　　第12章　仿生六足机器人视觉系统技术　　第13章　总结与展望
．豆瓣读书[引用日期]求助：机器人电机的选用_百度知道
求助：机器人电机的选用
小弟需要做个项目，要做一个机器手臂，就考虑一个自由度，要能实现两个方向的转动，类似人的肘部。
需要选择一个电机，能实现两个方向转动，并且具有较好的可控性，转矩和功率不需要太大，请问选择哪种形式的电机合适？
我对步进，伺服这些分类不太懂，希望...
我有更好的答案
如果有非设计外的大负载会丢步，但系统便宜。所以看你要设计的东西了，如果对可靠性，对运动的角度有回馈，如果负载很低的话，每什么大问题..、精准性要求高就用伺服，每那么高要求就用步进，较为精准，设计程序时以编码器回馈为最高优先级，不会对位置出错，缺点是价格昂贵，需要专门的设备驱动。步进电机没有编码器回馈，但每个信号都有运动一个固定的角度..。设计程序的时候要算好每个动作实现的脉冲数，而且可靠性差先说伺服跟步进电机的区别吧，伺服电机有编码器
采纳率：49%
必须是伺服电机。弄清楚控制原理和实用技术后就知道该选哪类电机。
本回答被网友采纳
实现两个方向的转动，那是两个自由度，得用两个电机，做成人的肘部的样子，我有这种机器臂的图片，你邮箱多少，我发给你
步进伺服都可以啊
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& & & &这是一个简单到令人发指的仿生避障机器人，仅由电池、开关、马达组成最基础的电学电路，就能表现出类似自然界生物的智能！在遇到障碍物时会掉头，看起来有 点象一只疯狂的小强。只要有基本的物理电学基础就可以自行制作了，你就不想自己做一个在朋友面前炫耀一下 "这就是我做的智能机器人"么？
& & 一般智能的机器人都
& & & &这是一个简单到令人发指的仿生避障机器人，仅由电池、开关、马达组成最基础的电学电路，就能表现出类似自然界生物的智能！在遇到障碍物时会掉头，看起来有 点象一只疯狂的小强。只要有基本的物理电学基础就可以自行制作了，你就不想自己做一个在朋友面前炫耀一下 "这就是我做的智能机器人"么？
& & 一般智能的机器人都是用单片机芯片（MCU微处理器）做控制，简单一点的也需要由一些电阻、电容之类的电子元件组成的电子电路做控制。作为PVC系列机器 人的第一个项目，这里将介绍一个电路最简单的机器人，其不仅不需要单片机芯片，就连最普通的电阻、电容等电子元件也不用，完全是一个仅由电池、开关、马达 组成的最基础的电学电路，一般只要有基本的物理电学基础就可以自行制作了，也正因为如此，在本PVC系列教材没有进到深入内容的时候就对其进行介绍。
& & 本项目主要面向DIY机器人的初学者，可以让大家回顾一下物理电学基础，然后侧重在练习动手制作能力，包括基本的机械结构的设计与制作，以及基本的电路连接技能。如果是对此已经非常熟悉的朋友，可以跳过本章节。
& & 这是一个简单的避障机器人，所谓&避障&即避开障碍物，实际上就是遇到障碍物时会转弯掉头。
& & 以下为效果视频，为了拍摄方便是放在一个小盒子里的，由于地方窄动作也比较快，看起来有点象一只疯狂的小强，如果放在地上则会满屋子跑，追都追不上。
& & 在此，我给本项目的避障机器人再起一个外号&&疯狂的小强，呵呵。
& & 1& &基本原理
& & 本项目的避障机器人采用三轮传动结构：前面左右两边的两个轮子是主动轮，各接一个电机作为动力；后轮是从动轮，起到平衡的作用。
& & 1.1& &运动机理
& & 控制前面两个轮子的转动方向就可以控制整个机器人行进的方向：
& & 1、左右两个前轮都向前转，则机器人向&正前方&直线前进；
& & 2、左右两个前轮都向后转，则机器人向&正后方&直线倒退；
& & 3、左前轮向后转，右前轮向前转，则机器人将以后轮为轴心逆时针转动，即实现向&右后方&转弯倒退；
& & 4、左前轮向前转，右前轮向后转，则机器人将以后轮为轴心顺时针转动，即实现向&左后方&转弯倒退。
& & 1.2& &控制原理
& & 在机器人的头部用钢丝做两根触须，一左一右各连接到一个碰撞开关，分别控制两个前轮的旋转方向。
& & 特殊注意一下，左右触须与对应控制的电机是交叉过来的，即：左边的触须连接右边的碰撞开关，控制右边的电机；右边的触须连接左边的碰撞开关，控制左边的电机。
& & （1）无障碍物
& & 当前方都没有障碍物，左右两个轮子都向前正转，则机器人向&前方&直线前进。
& & （2）左前方有障碍物
& & 当左前方有障碍物，在左边触须碰到障碍物时，控制右边的轮子反转，则机器人向&左后方&倒退并转弯，即方向转向了障碍物的右边，从而避开了左边的障碍物。
& & 向后倒退转弯会持续一会，在完成转弯之后，左边触须不再碰到障碍物，则两个轮子都正转，机器人继续向新的没有障碍物的&前方&直线前进。
& & （3）右前方有障碍物
& & 当右前方有障碍物，在右边触须碰到障碍物时，控制左边的轮子反转，则机器人向&右后方&倒退并转弯，即方向转向了障碍物的左边，从而避开了右边的障碍物。
& & 向后倒退转弯会持续一会，在完成转弯之后，右边触须不再碰到障碍物，则两个轮子都正转，机器人继续向新的没有障碍物的&前方&直线前进。
& & （4）正前方有障碍物
& & 当正前方有障碍物，左右两边的触须都会碰到障碍物，控制左右两边的轮子都反转，则机器人向&正后方&倒退，从而避开障碍物。
& & 在直线倒退持续了一会后，左右两边的触须都不再碰到障碍物，则两个轮子都正转又变成直线前进；然后又会遇到正前方的障碍物又会直线倒退，再直线前进&&如此反复变成一个死循环。
& & 理论上会出现以上这样的问题，但是实际上并不会，因为无论是左右轮的摩擦系数有所差异，还是左右两组电机的驱动功率有所差异，或是左 右两组电机的电源的电量有所差异，又或是障碍物左右两部分表面的光滑程度有所差异，都会导致实际上左右两边的触须碰到障碍物有一个时间差，都无法做到两边 轮子同时反转，也就是说向后倒退的时候不是完全的直线而是会有所偏移。而且即便第一次是直线后退，但在往复几次碰撞之后肯定会出现偏移，最终解除循环避开 障碍物向新的方向前进。
& & 在以上视频中，我们也可以看到这一有趣的一幕，机器人连续几次反复撞上&墙壁&，最后还是会重新转向另外的方向。
& & 从视频中，我们除了看到以上这种特殊情况外，另外还有一种情况，就是有些时候机器人会卡在墙角停顿了好一阵，然后才转向。这是因为有些时候由于触须碰撞墙 壁的角度比较偏，不是正面碰撞，导致碰撞的力度不够，触须无法立即触发碰撞开关响应，而机器人在电机的推动下不断的挤向墙壁，缓慢的挤压后才触发了碰撞开 关控制转向，也就是看到了机器人在墙角停顿了一会才转向的情景。出现这情况，如果电机的输出功率不足，或是由于电池的电量下降导致动力不足，可能会导致机 器人在墙角无力挤压触发碰撞开关，最终变成卡死在墙角，这个时候要么是换大功率的电机，要么就是换新电池。1.3& &电路原理
& & 本项目的电路非常简单，由一个最基本的电学电路组成。
& & 1、机器人的动力是由两个直流电机提供的，众所周知，直流电机的两个电极连接直流电源，通过改变两个电极所连接电源的正负极，可以改变电机的旋转方向（顺时针或逆时针）。
& & 2、电源为两节7号电池，每节电池作为一个独立的供电单元，每个电机某一时刻只有一节电池为其供电。如果前进时是一节电池供电，后退时则是另外一节电池以相反电流的方式供电。
& & 3、通过三引脚的碰撞开关，可以控制电机采用哪一单元的电池进行供电，而碰撞开关则连接触须，触须被挤压则碰撞开关被触发。 下图为其中一个电机的控制原理。
& & 4、机器人头部有两根钢丝作的触须，触须分别连接在两个碰撞开关上（注意两根钢丝对应的碰撞开关是交叉的，即：&左&右&钢丝，对应&右&左&碰撞开关）。
& & （1）没有障碍物时，触须没有被挤压，不触发碰撞开关，碰撞开关默认的通路，给电机供给一个&正方向&的电流，电机于是&顺时针方向&旋转。
& & （2）有障碍物时，触须被挤压，触发碰撞开关，碰撞开关断开默认通路，连接另外的一组通路，给电机供一个&反方向&的电流，电机于是&逆时针方向&旋转。
& & 这里给出完整的电路原理图：
& & 为了方便大家，这里再给出实物电路接线图供参考。
& & 2& &准备工作
& & 本项目需要的器材比较简单，主要包括：PVC线槽、小电机、电池/电池盒、碰撞开关、拨动开关、曲别针、螺丝、小齿轮/滑轮等。
& & 以下列出本项目主要器材，其中的采购预算，由于有些器材采购时一般是批量的，而本项目中实际使用用不了那么多（剩下的可以留在以后的其他项目上），所以另外加了一项成本折算。
& & 主要的器材都可以从网上购买，我列出了一些淘宝上的网址，基本上我也是通过这个渠道进行采购的，供大家参考。
采购预算/成本折算
实体五金店
主要结构材料
微型1.5V电机，轴径1mm
淘宝：morehave
实体日用品店
淘宝：jianfei180
淘宝：morehave
小拨动开关
淘宝：jianfei180
内径0.95mm（电机轴径1mm）
淘宝：morehave
前轮&车轮&
自行车气门芯胶管
0.2元 / 0.02元
实体五金店
前轮&外胎&
用皮带轮，或者用圆珠子都可以
淘宝：morehave
标准钢丝文具别针
2元 / 0.02元
实体文具店
淘宝：morehave
插簧接线端子
2.5元 / 0.1元
淘宝：着迷zheng
M1.2*5螺丝
1.2mm直径，长5mm
4元 / 0.36元
淘宝：精隆五金&
固定PVC材料
2mm直径，长6mm，平头
2元 / 0.04元
淘宝：精隆五金&
固定电池盒
2mm直径，长10mm，平头
2元 / 0.04元
淘宝：精隆五金&
固定轻触开关
15元 / 1.35元
淘宝：微型螺丝小王
2元 / 0.08元
淘宝：精隆五金&
6.26元 / 14.57元
& & 3& &制作过程
& & 本项目为避障机器人，外号&疯狂的小强&，由此对机器人的各组成部分作一个划分，分别包括：上身、腹部、触须、前脚、后轮、电池、电机。
& & 以下将按照加工的顺序，全程介绍本项目机器人的制作过程。
& & 3.1& &上身结构
& & 首先加工上身部分，主要是上身的外壳。
& & 拿一段PVC线槽的凹槽部分，用剪刀先大概剪下一截（大于４厘米），准备进一步加工。
& & 在剪下的一截PVC线槽上，用钢尺量出4厘米长度，用笔换好要剪裁的痕迹。
& & 用剪刀对着笔的痕迹精确的剪裁。
& & 再用笔在线槽的一边槽壁上作一个痕迹，大概保留2毫米的槽壁高度。
& & 用剪刀沿着做好的痕迹精确剪裁。
& & 得出如下这个形状的部件，即上身的外壳结构。
3.2& &前脚结构
& & 接下来是前脚的结构。
& & 拿一截PVC线槽的顶盖部分，长度要大于14厘米。
& & 用剪刀沿着顶盖槽的边上大概进行裁剪。
& & 得到一片平整的PVC长条。用钢尺量出一块长14厘米，宽1厘米的矩形条，并用笔做好痕迹。
& & 用剪刀沿则笔做好的痕迹精确的剪裁。
& & 得到一块长14厘米，宽1厘米的矩形条，在上面５厘米和9厘米处用笔做好折痕标记。
& & 同样按照以上步骤，再裁一块长15厘米，宽1厘米的矩形条，并在6厘米和9厘米处用笔做好折痕标记。
& & 用尖嘴钳沿着做好的折痕标志，弯折两条矩形条，角度大约是45度左右。
& & 得到以下两个打折的矩形条，也就是机器人前脚的结构。
& & 3.3 & 腹部结构
& & 拿一段PVC线槽的凹槽部分，用钢尺量出9厘米的一段，并用笔做好痕迹记。
& & 用剪刀沿着笔做好的痕迹剪裁，得到以下部件。
& & 在把凹槽两边的槽壁，留2毫米的高度，做好痕迹后用剪刀精确剪裁。
& & 得到以下两侧带折边的PVC矩形条。之所以要保留两边的折边，是因为这样的结构比纯粹的片状结构强度更高，不容易弯曲。
& & 如果用剪刀剪裁时折边接口上不够平整，则可以用锉刀打磨光滑。
& & 3.4& &组合上身与前脚
& & 接下来是把上身部分和前脚部分的结构组装起来。
& & 把之前做好的两条前脚结构，选择在5厘米和9厘米做好标志的那条。用笔在中间部分里折痕大约２毫米的地方做两个圆点标志。
& & 小电站取1毫米左右直径钻头，对用笔做好的圆点标志进行打孔。
& & 把打了孔的前脚结构按下图的样子按在上身结构上，前脚结构已经打好了孔，用笔透过打好的孔对着下面的上身结构做标记。也就是为在上身结构上打孔作准备。
& & 据笔做好的痕迹，用小电钻对好进行打孔。
& & 把前脚和上身组装在一起，并用M1.2*5的螺丝上好。
& & 注意，如果小电钻的钻头直径过小，直接打出来的孔可能无法上螺丝，这个时候可以用小锥子把孔撑大。& & 3.5 & 组合上身与腹部
& & 接下来把上身结构和腹部结构组装起来。
& & 按照下图所示，把在上身结构中折边低的那一侧，对着腹部结构的宽度（大概2.5厘米），用笔做好痕迹。
& & 用刻刀（或裁纸刀），对着笔做好的痕迹，把中间的折边部分去掉。
& & 并用锉刀进行打磨平整。
& & 然后可以把腹部结构如下图那样安置，并且与上身结构部分能够贴合得比较好。 同时可以把前脚结构与上身结构的螺丝上好螺母固定起来。
& & 如图所示在腹部结构与上身结构的结合部位，用小电钻打好三个小孔。
& & 然后在三个小孔上用M1.2*5的螺丝螺母固定好。
& & 于是把上身结构与腹部结构组装在一起。
3.6& &电池盒
& & 安装电池盒。
& & 把电池盒如下图所示放置在腹部结构的下面，并用笔对着电池盒上原有的小孔作好标记。
& & 小电钻换上2毫米直接的钻头，对着笔做好的标记进行打孔。
& & 因为腹部结构的两侧有折边，所以如果直接把电池盒放置在腹部面上无法贴合紧密，所以在打好的孔上再放置垫片。
& & 把电池盒贴合在腹部底上，用M2*5的平头螺丝以及螺母固定好。这里之所以用平头螺丝，主要是防止螺丝头太高顶出来影响到放置电池。
& & 3.7 & 前脚组装
& & 这里安装完善前脚结构。
& & 如下图所示，在已经与上身结构组装在一起的前脚结构上面，叠上另外一条前脚结构的矩形条。
& & 如图所示，用手握住前脚结构的一只脚，把两条矩形条叠在一起，并且把前端对齐（小手指顶住的那边）。
& & 对齐前脚前端，大概里前端5厘米处用1毫米直径的小电钻打孔，并用M1.2*5的小螺丝固定好。
& & 如下图所示的前脚结构组装完成。只要两条前脚矩形条的两侧前端都是对齐的，则可以确保两条矩形条之间有一段如拱桥一样的空隙，下面可以用于安装碰撞开关。
3.8& &触须
& & 触须作为探测前方障碍物的传感器，是实现本机器人的关键部件。
& & 触须分为左右两边，各由一组碰撞开关、钢丝、插簧接线端子组成。
& & 为了在较小的空间内把碰撞开关安装上，需要用尖嘴钳把如下图所示的碰撞开关的一只引脚折弯。按以上的尺寸设计如果不折弯的左右两边的碰撞开关可能会顶在一起装不下。
& & 用尖嘴钳把一段钢丝折出如下图所示的弧度，弧宽度大概在10-13厘米左右，这个宽度决定了机器人探测目标的范围。越宽的话正面探测的范围就越大。
& & 折好一条触须后，把钢丝沿着做好的触须并在一起，再用尖嘴钳折成另一边触须。如此可以确保两边的触须基本保持一致。
& & 触须的外端是一个大弧钩，避免钩住障碍物；而内端则是一个小折钩，主要用来固定。
& & 外端大弧钩和内端小折钩的平面方向必须是互相垂直的，即把大弧钩平整在桌面上时，则小折钩应该是垂直于桌面的，这主要是因为触须所连接的碰撞开关是垂直桌面安装的，而触须延展的平面应该是平行桌面的。
原来接线端子的插口比较宽，需要改小。
& & 先用剪刀把接线端子的插口沿边缘剪掉一截。
& & 然后再用尖嘴钳重新把接线端子的插口改小，要求正好能够插入碰撞开关的摇臂。（以下最左边为原来的接线端子，中间为改小之后的端子，右边为碰撞开关）
& & 把钢丝触须的内端小折钩套上接线端子细的一头，应该正好能够套上，如果不合适可以适当调整触须小折钩的弯曲程度 ，然后把接线端子的折扣用尖嘴钳夹紧。
& & 把接线端子粗的一头，如下图所示套上碰撞开关。
& & 用尖嘴钳夹紧接线端子的折口，把触须与碰撞开关连接起来。
& & 在上身结构部分，中间三颗固定螺丝两侧，如下图所示用2毫米左右的钻头各打上一个小孔。注意小孔不要顶住腹部的电池盒，要错开偏外侧一点。
& & 碰撞开关上有两个固定用的小孔，把碰撞开关如下图所示安装在上身结构上，并用M2*10的螺丝以及螺母固定好。注意两个碰撞开关之间夹角大概是90度左 右。把螺母拧紧之后，则一个螺丝就可以把碰撞开关的位置固定好，而不需要把碰撞开关的两个固定小孔都上螺丝（即便想要上两颗螺丝也不行，因为内侧那个固定 小孔的位置下面正好对着腹部安装的电池盒，无法再上螺丝）。
安装好触须和碰撞开关。
4& &项目总结
& & 本项目向大家展示了一个简单的智能机器人的制作过程。对于刚入门或者准备入门的朋友，可以通过这个项目了解该机器人基本的运动机理和控制原理，可以温习一下电学基础，如果能够跟着实践一下，还可以练习一下动手能力，包括基本的机械结构制作以及基本的电路连接。
& & 本项目机器人的机械结构相对来说是一种非常简单但又是很实用的设计，后续将要深入介绍的其他机器人有一些也将会继续采用该机械结构，只是到 时候会把介绍的内容重点转向其他如电子、计算机等方面，所以为了后续的内容理解上更顺畅一点，希望对于本项目有条件的还是可以实践一下，真正动手了体会才 会深刻。& & &
& & 调整好触须的位置，左右两边尽可能的一样。
& & 3.9& &电机
& & 这里选的电机是微型的低电压电机（具体见之前的器材列表）。
& & 电机的轴径只有１毫米，电机轴套上一个小齿轮（内径0.95毫米）作为车轮。
& & 如果直接小齿轮作的车轮，走在稍微光滑的地面会打滑，则考虑在小齿轮外面再套上用自行车气门芯胶管制作的轮胎，以增大车轮接地的摩擦力。
& & 剪一小截自行车气门芯胶管，套在小齿轮上。
& & 量一下电机的尺寸，调整前脚的长度，可以把电机放置到前脚上对比一下，大约留出比电机主体（不含轴）长度再多出5毫米的位置开始裁减前脚。& & 以我选择微型电机（见器材列表）来看，大概需要裁掉前脚的前端开始2.5厘米左右的一段。这里之所以开始准备前脚的结构时没有直接是裁好，主要是考虑可能 各人选择电机不同导致实际所需的尺寸也不一样，大家这个可以在制作过程中根据实际选择的电机，对应好电机的尺寸再确定要裁掉多少多余的前脚部分。
& & 在裁好后的前脚的前端部分再打孔，然后用M1.2*5的螺丝固定好，这样整个前脚就有两层PVC材料构成，即坚固也不是韧性（有弹性）。
& & 因为一旦把电机固定上前脚之后就不好接线，可以先把电机的电极引线焊好。我选择的这款电机（见器材列表）的电机上会有一个电极的标记（有个＋号） ，为便于区别可以用红黑两色的电线作为电机的引线，红的代表＋号的一级。
& & 把电机如下图所示安装好，用透明胶布包好固定住。
& & 我这里选择的电机是方形的，可以直接固定在前脚结构上。如果选择了圆形的电机，则可以考虑先用硬泡沫做垫子，装在电机与前脚结合面电机的两侧，即把空隙先填住，然后再用透明胶布才能固定稳。
& & 3.10& &后轮
& & 后轮的支架用曲别针来制作，后轮这里我用的是一个皮带轮的滑轮，也可以用一个小珠子（具体参考前面的器材列表）。
& & 用尖嘴钳把曲别针展开，并套入滑轮。
& & 把曲别针折成如下图所示的支架。
& & 沿着腹部，对应好腹部凹槽部分的宽度调整后轮支架。
& & 把支架直接插入腹部与电池盒之间空隙（腹部这一侧是由凹槽的，所以腹部与电池盒之间是空的），用笔作标记准备裁掉多余的部分结构，大约从腹部后端开始约3厘米左右的一段。
& & 用剪刀裁掉腹部多余的一截，并且沿着支架的样式把腹部末端剪成梯形样式。
用502 胶水把后轮支架固定好。
& & 安装好后轮。
& & 3.11& &整机调试
& & 参照电路原理图，把电机、碰撞开关、拨动开关、电池等都用电线连接好。
& & 按照之前的控制原理的说明进行调试电路，看线路是否连接正确，特别是注意电机的电机是否正确，即电机的控制效果是正确的：
& & 1、打开拨动开关后，没有障碍物时，两个电机都是往前转动的；
& & 2、左边触须被按压，则右边的电机反转；
& & 3、右边触须被按压，则左边的电机反转；
& & 4、两个触须都被按压，则两个电机都反转。
& & 电池盒的中间引线直接焊在电池盒的两节电池的连接一极。注意焊接的时间不要过长，否则会热掉电池盒的塑料导致电极弹片脱落。& & 在腹部末端固定上拨动开关。为了贴合紧密，波动开关的一侧用锉刀打磨粗糙一点，然后再用502胶水固定。特别小心502胶水不要涂太多，否则有可能会渗进波动开关内部，导致开关失效。
& & 电路连接调试没有问题，则重新调整电线的长度，缩短一点刚好合适焊接而不会多出来。
& & 以下为制作好的PVC-Robot １号机器人。
& & 3.12& &最终展示
型号/产品名
青茂新能源技术（深圳）有限公司
威海振磊电子有限公司
深圳源诚技术有限公司