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公司 2014-6-24 13:19

【ifanr·NExT】张浩分享:如何制作一部机器人?

ifanr·NExT 是爱范儿推出的一个系列主题活动,聚焦前沿科技领域,探讨科技发展趋势。在上周的活动中,我们邀请了三位嘉宾,为我们分享机器人领域方面的知识。其中,一直在深圳创业的张浩的分享十分精彩,十分值得分享出来,让所有对机器人感兴趣的人兴奋一把。

关于张浩,他是国内创客领域的代表性人物,是少数国内参加过 CCCamp、HOPE 等国际骇客(Hacker)聚会的创客。他制作过不少机器人。其中最让他骄傲的,是电子科技大学念书期间为参加亚太大学生机器人大赛而制作的机器人。也正是这部倾注了张浩心血的机器人,带领电子科技大学过五关斩六将,取得了 2009 年亚太大学生机器人大赛的季军。

离开大学后,一直梦想制作机器人的张浩加入了果壳网,主要负责“DIY 小组”的内容更新。在那一年里,他挑战了不少高难度的课题,其中他制作的“瀑布永动机”,得到全球 DIY 大赛 MakerBot Chanlleng 的一等奖。离开果壳之后,张浩还担任脑波飞行器 PuzzleBox 的首席硬件架构师,该产品成功在 Kickstarter 上众筹并全球销售。目前,他刚刚成立了“蓝胖子机器人”公司,梦想发明出像“哆啦 A 梦”一般的能够在家里帮我们忙的自主服务机器人。

从以上介绍中,我们可以知道张浩是一个对机器人领域非常了解,具备国际视野,而且技术相当全面的创客。在 ifanr·NExT 的活动上,张浩解答了“什么是机器人?怎么造出一个机器人?”的问题。

什么是机器人?

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对于这个问题,由美国国防部赞助,国防高等研究计划署(DARPA)举办的机器人挑战赛说明中,把现实世界当中的机器人分为三种:工业机器人、遥控机器人、自主机器人。现在机器人大赛里所比较的,是自主机器人。

到底有多少,和怎样的自主机器人?张浩以国际的机器人比赛里出现过的机器人作为说明。

目前来说 DARPA 的机器人挑战赛是全球水平最高的机器人比赛,每一次比赛的主题都不一样,一般是模拟一些极限的条件下,让机器人自己解决特定的任务。

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比如图中这款机器人,就要解决爬梯的问题

亚太大学生机器人大赛是国内能够接触到的机器人比赛,它由 CCTV 举办,每一次都会设置不同的关卡,让学生设计机器人,以最快的速度来满足关卡里的通关条件。机器人世界杯三大系列之一 Robocup@Home 也很有意思,这个比赛里的目标是让机器人完成自动帮助我们完成家里的琐事,比如帮忙制作一份三明治之类的。

如何制作出一部机器人?

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张浩这张幻灯片解释得很清楚,机器人其实分为三个部分:机械、电子、软件。其中,机械的作用就好像骨头,电子部分就好像人体的肌肉和器官,而软件部分就好像我们的神经系统。不过,软件部分也分为两种,一种是嵌入式软件,它的作用就好像我们的脊椎,或者是植物性神经系统,能够让我们作出基本的反映;另一种高级软件,往往运行在单独的笔记本电脑上,它的作用就好像大脑,进行复杂的决策。

对于机械部分,张浩建议大家首先好好观察身边的事物,看它是如何运作的,也可以购买关于机械结构的书籍来学习。然后,就是通过开源的 CAD 软件尝试自己制作机械组件,这些软件包括:OpenSCAD、QCAD、FreeeCAD 和 LibreCAD。

机器人的电子部分是软件和硬件的奇妙结合体,它包括了传动装置(比如马达)、多种传感 还有嵌入式计算机等等。

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在熟悉认识以上电子元件之后,张浩还介绍了几款开源的 CAD 软件,辅助我们的电子设计,包括:KiCAD、gEDA、Frizing。

至于嵌入式计算机,现在也可以搞到便宜又简单的开源硬件,比如 Arduino、Raspberry Pi 等等。至于更加高级的软件部分,则可以选择 ROS、MoveIt!、Rviz、Gazebo 和 PCL,有了这些操作系统作为支撑,开发者可以开发负责的软件,控制机器人作出复杂的动作和判断。

从张浩的分享当中,我们可以看出,当下机器人领域开源的工具很多,也就是说,只要动手能力够强,英语够好,就可以利用这些开源的工具制作出自己的机器人。而且还别忘了,中国是制造业大国,不管机器人机械部分还是电子部分,都相比国外更加容易获取。

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