创想智造3D打印手板模型加工

标题: 黑客老爸将3D打印机改造成桌上冰球机器人 [打印本页]

作者: 创客 时间: 2014-12-9 09:13
标题: 黑客老爸将3D打印机改造成桌上冰球机器人
Jose Julio 是一名黑客，同时作为机器械爱好者，他也有过一些机器人项目的经验。话说有一次 Julio 想做一部属于自己的3D打印机，但当他从3D打印机爱好者论坛RepRap买来一切所需的部件后，却有东西让他改变主意了。

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原因是Julio的爱女很喜欢那种游乐园里面的桌上冰球游戏，为满足女儿心愿的Julio灵机一动：步进马达、驱动器、轴承、控制机械部件运作的电路板、甚至是运送喷头的传送带都已经集齐了，以上这些原本为3D打印而设的部件，同时难道不也是桌上冰球机器人的基本材料？

于是这位有爱的黑客爸爸就开始动工了。和3D打印机最大的不同是，桌上冰球需要一张桌子，Julio 买来了便宜的木板做成了一张100x60cm的木桌。然后为了实现桌上冰球上气流问题，经过一轮实验，他发现有一个方法即简单而成本足够低：只需要两只二手PC风扇，另外他在这块木板上钻下均匀的小孔，这样整个表面就成为一个有气流浮动的桌面冰球桌了。

不过整个项目最大的挑战仍然是机器人部分，Julio采用的是三马达设计（两个负责 Y 轴移动，另外一个负责 X 移动），负责打球的机器人则安装在本来是为3D打印机而设的传送带上。为了让整条传送带足够耐用以及让机器人身手足够快捷，Julio在材料上作了一些改动，比如他将运送带上的金属支架，换成从风筝上取下来的碳纤管，这样做能大大减低机器人的重量。

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至于软件方面，Julio 就不能使用 RepRap 提供的驱动了。因为冰球机器人和3D打印喷头的行动特点最大的不同是，前者需要不停地调整自己的位置，根据冰球的轨迹接受新的加速度和路标命令，而后者仅仅是一个均匀的点对点运动。所以 Julio 用精简的 Arduino 语言驱动步进马达，以保证机器人能够以极高速度的情况下灵活运作。

传感方面，Julio 找来一块型号为 CMUCAM5 的 Pixy 传感器，这种传感器价格低廉而且能与 Arduino 完美运行，在这里，它负责通过颜色锁定冰球的位置。而至于机器人的“眼睛”，则由一架在 PS3 上玩动作感应游戏所用的摄像头 PS EYE 负责。

整部冰球机器人的工作大致可以实现了：游戏用的冰球被涂上特定的颜色用于传感器识别，高达刷新帧率 60Hz 的 PS EYE 则负责捕捉冰球的轨迹，之后通过电脑计算后驱动机器人撞击冰球。而且 Julio 提到这对摄像机的畸变要求很高，所幸这部 PS EYE 虽然分辨率非常低（320 x 240），但几乎没有畸变。

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对于一部合格的冰球机器人来说，需要透过摄像头拍下两个特定帧数内冰球的位移，从而计算出冰球的轨迹，而且对于桌上冰球来说，还需要考虑到球撞击到墙后的运动轨迹，所以这花了这位黑客爸爸的一些功夫。

不过目前来说，Julio 对这部冰球机器人还是十分满意的，因为他使用的都是现成、低廉的材料，而且整个系统安装十分容易，机器人要从桌面移除也只要六根螺丝。

目前这个冰球机器人还在不断改进之中，它的水平可以轻松击败一个小孩（难度还可以调低），但如果是一个有技术的成年人的话（他强调是他自己），要赢分还是不难的。Julio 表示将来会继续完善这部机器人的稳定性和功能，以及加入比赛规则等功能，甚至以后他会再做一部姐妹机，实现机器人在冰球场上对打。

不过他认为最重要的，是对于这次整个项目一直陪伴在身边的女儿来说，一定受益不浅！

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