为了科学第三期:如何制作一个高逼格球形智能机器人

发布时间:2015-12-23 阅读量:4415 来源: 我爱方案网 作者:

【导读】大家好,在推迟了很久之后,为了科学的第三期终于和大家见面啦。我知道你们看到这个标题都在想,我们是转行做DIY了吗?关于这一点各位看完文章自然会有答案,那么既然都点进来了,我们就一起先看看这个东西到底该怎么做吧。

神说,要有球
于是就有了球
 
 
 
当然光有球是不够的,因为我们需要的不是一个拿来打或者拍的东西,我们需要的是一个机器人
它是球形的,而且要是智能的
 
外部肯定是没有地方放电路和元件的,因为那样一来它就不是球了,所以我们要把它切开。
 
 
当然你也可以先找来两个半球,装上一些零件之后再把它合上,只是那样材料可能会比较难找。毕竟要两个球完美的契合在一起,还是有一定难度的
 
事实上,虽然无法证实,但我们猜测这个球实际上是通过定制两个尺寸可以契合的半球,完成后再拼合起来的,因为如果先制作整球,那将它切开这道多出来的工序实在是没有什么意义。
 
为了让这个球看起来更有逼格,你可以在上面画一些图案。比如这样
 
 
腾讯表示微宝的外壳是PC(聚碳酸酯塑料)制成的,并且在表面使用了UV工艺,让球的外壳更耐摔、不易因摩擦损坏的同时,也让外壳看起来非常光滑整洁。
 
什么样的球能算是个智能球呢?
机智的你一定会说,会动!
没错!(掌声),作为一个智能球,它一定要会动,而且,当然,是自己动。
所以要有轮子
 
 
不能装在外面没关系,我们可以把它装在里面,只要轮子和外壳的摩擦够强,我们就可以实现通过轮子带动外壳的运动。就像下面这样
 
 
在拆开这台机器之前,我们其实脑洞大开对它的运动方式有过各种猜想,比如下面这种:


 
当球要移动时,电机启动将配重块举起,由于球的重心改变,便会向配重块所在的方向滚动以期平衡,此时使电机维持配重块举起的状态,便可实现球的持续运动。
 
不过我们设想的这种方式实在是有些难以控制,尤其是当需要转向功能的时候更是雪上加霜,不仅结构复杂,效果也难以保证,因此微宝最终采用的这种方案可以说是比较好的,结构也相对简单。
 
当然,轮子是不会自己动的。
所以我们需要一个电机,俗称:马达。
 
 
 
有没有小时候玩过四驱车的同学?简直就是童年再现啊有木有
 
当然,还要有电池
 
 
轮子和电机的锯齿之间用齿轮咬合,轻松加愉快。
 
 
有了一个轮子,移动是没有问题了,可是如何转弯呢?我们从坦克的履带传动装置中得到启发,很简单,只要再加一个轮子就行了。
 
找一个底盘,将电池、电机和轮子都并排嵌在上面,就可以轻松加愉快的实现转向了。
 
 
哈哈哈哈,谁知道他们是不是从履带的运作原理得到的启发,不过看到这两个轮子确实第一个让我想起的就是履带,虽然两样东西看起来一点也不像,但是通过一个不动一个运动或者两个驱动力向相反方向运动的转弯方式确实是履带传动的一大特色。可以实现原地转向是这种方式的最大优势,这也正是这个会在家里的地板上撞来撞去的球所需要的。
 
 
当然,只会动还不够智能!想想,我们用的智能手表、智能手环、智能鞋……他们都有一个什么共同的特征?
 
当然是有一个智能手机APP!
 
所以让我们准备一个APP。
 
 
要这个APP干什么呢
 
当然是遥控啊!用手机遥控着一颗球在地板上跑来跑去这个场景,只是想想就已经很酷炫了不是吗?
 
 
“微宝大冒险”APP可以通过对手机摄像头拍到的画面进行实时加工,实现很多很有意思的AR游戏体验,比如官方宣传中提到的打僵尸等,也可以自己对微宝进行编程,通过对微宝动作的组合编出一支属于自己的舞蹈,腾讯还为微宝大冒险制作了一个完整的剧情模式。理论上可玩性还是不错的。并且正如官方宣传中所说,宠物对这种可以自己移动,还会闪闪发光的东西确实非常有兴趣。如果家里有宠物的话,即使打开操控模式(单纯的遥控微宝)也是很有意思的。
 
故事模式中微宝被描述成失去了自己的家乡,从外星坠落的机器人,这种画风和剧情对小朋友的吸引力应该还是很够的
 
之前提到,微宝使用的运动原理是比较适合的,不过由于客观条件的限制(如球体同轮子的摩擦系数不够),实际操作中还是会有一些小问题。而APP也跟着一起躺枪了。最明显的是方向的确定,实际使用中经常出现内部结构疯狂转圈但球体本身没怎么动的情况,因此你很难确定当你按下一个方向键的时候球是否会真的向你所期望的方向移去。腾讯为这个问题准备了一个方向手动校准的功能,但也是杯水车薪,在小编使用的经历中最常出现的情况就是球没动几下就撞到墙上,得贴着墙走好长一段才能缓过来,然后撞向另一堵墙,有的时候力度之大,让小编都为之汗颜,生怕把它给撞坏了。
 
不过既然提到了控制,就不是简单的机械结构可以搞定的了,我们需要一块主板。
 
 
图中序号:
1为意法半导体的STM32F373 MCU,这块芯片是意法低功耗高性能的代表性系列产品,基于Cortex-M4内核,并且集成了16位的sigma-delta ADC,对于平衡微宝的移动稳定性有一定帮助。
2为CSR的CSR1010蓝牙模块。
3为意法半导体的EEPROM:M24512-R。我们猜测,给微宝“编程”的功能可能与它有关
4是华太的电池充电管理芯片HT6292,用于控制无线充电相关事宜。
5是东芝的TB6552FNG驱动IC,是否LED灯的闪烁是由它控制的?
 
将主板扣在电池上方
 
 
对了,主板上一定要有灯,一闪一闪的才够酷炫
 

 
因为这最终是一个球,所以充电什么的,只能用无线充电啦
 
 
把无线充电模块放在底下
 
 
再加上一对在上方用来缓冲的辅助轮
 
 
内部构造就完工了!
 
无线充电除了产品内的线圈,也需要特制的充电器。
 
 
当然,让严谨的我们来测试一下,这个拼出来的东西到底能不能用吧
 
 
居然可以用哎
 
简直废话→_→
 
让我们把另一半外壳也加上去,然后用超声波焊接好,就可以使用啦
完全密封好的,连刀子都切不开哦~
 
 
由于外壳使用超声波焊接,微宝的整体是严丝合缝一点空隙都没有的,因此可以自由的在水下使用,这让它的酷炫程度又多了一分。不过与之相对的麻烦就是维修变得非常难,因此内部器件的可靠性必须非常高才行。
如果里面的东西真的坏了,只有把整个外壳拆掉,修好之后再装一个新的壳,而拆这个外壳……说起这个小编必须控诉一下我拆它的时候的血泪史,在最初的时候小编并没有意识到这是个完整密封的球体,还试图用螺丝刀找到卡扣把它撬开,不过很快就明白了这样是不行的。于是就有了上图用刀翘它的场景,然而用它切了一晚上也没切开多少缝,刚开始切的时候还把手给弄伤了……
 
于是我一怒之下买了一个锯子
 
 
然后又锯了一晚上,终于将它拆开了
 
当然我知道,要是有专用工具的话还是很容易的……
来上一张刚拆开的时候的纪念图
 
 
看着这个球在地上跑来跑去,有没有特别有成就感呢
 
除了自己可以玩,家里有宠物的话,也可以给他们玩的哦,他们应该会很喜欢的
 
 
微宝的原型是Orbotix的玩具小球Sphero,遥控移动、剧情模式和AR游戏固然能给孩子和宠物丰富愉快的游戏体验,但在小编看来这个小球真正有潜力的地方在于动作编程,这才是真正能让它的使用者——不管是孩子还是大人——发挥无限想象力的地方。而同时这也是目前受技术所限,微宝做得还不够好的地方:目前仅能在官方设定好的动作之下自行排列动作组合。如果有一天微宝这类的智能玩具的自定义程度发展的更高,如能精确定义每个动作的动作形式和程度,当然这也需要运动机制上能实现更加精确的操控。那个时候智能玩具除了娱乐,说不定还能开发出许多真正实用的作用来。未来值得期待。
 
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