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黑客父親將3D打印機,改造成桌上冰球機器人

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  Jose Julio是一名黑客,作為一名機器愛好者,他也有一些機器人項目的經驗。據說Julio曾經想自己做一臺3D打印機,但是當他從一個3D打印機愛好者的論壇RepRap上購買了所有必要的零件后,一些事情讓他改變了主意。

  原因是胡里奧的女兒非常喜歡游樂園的桌上曲棍球比賽。為了滿足女兒的愿望,胡里奧靈機一動:步進電機、驅動器、軸承、控制機械部件運轉的電路板,甚至運送噴頭的傳送帶都已經組裝好了。這些原本為3D打印設計的部件,難道不是桌上曲棍球機器人的基本材料嗎?

  于是這個熱愛黑客的爸爸開始了建設。和3D打印機最大的區別就是桌上的冰球需要桌子。Julio買了一塊便宜的木板,做成100 x 60 cm的木桌。然后,為了解決冰球桌上的氣流問題,經過一輪實驗,他發現有一個簡單而低成本的方法:只需要兩個二手PC風扇,他在木板上鉆均勻的孔,這樣整個表面就變成了一個有氣流浮動的桌上冰球桌。

  然而,整個項目最大的挑戰仍然是機器人部分。Julio采用三電機設計(兩個負責Y軸運動,一個負責X軸運動),負責打球的機器人安裝在原本為3D打印機設計的傳送帶上。為了讓整條傳送帶足夠耐用,讓機器人足夠快,胡里奧在材料上做了一些改變。比如他把傳送帶上的金屬支架換成了從風箏上拆下來的碳纖維管,這樣可以大大減輕機器人的重量。

  至于軟件,Julio無法使用RepRap提供的驅動。因為冰球機器人和3D打印噴頭最大的區別在于,前者需要根據冰球的軌跡不斷調整自己的位置,接受新的加速度和路標指令,而后者只是勻速的點對點運動。于是Julio使用簡化的Arduino語言來驅動步進電機,以保證機器人能夠以非常高的速度靈活運轉。

  至于傳感器,Julio原本想用Pixy傳感器,但最終他決定選擇PS3上用來玩動作感應游戲的攝像頭PS EYE來代替。

  整個冰球機器人的工作基本可以實現:比賽中使用的冰球涂上特定的顏色進行傳感器識別,刷新率為60Hz的PS眼負責捕捉冰球的運動軌跡,然后經過計算機計算后驅動機器人擊打冰球。而且,Julio提到,這需要攝像機的高失真。好在這個PS眼雖然分辨率很低(320 x 240),但是幾乎沒有失真。

  對于一個合格的冰球機器人來說,需要通過攝像頭捕捉冰球在兩個特定幀內的位移,從而計算出冰球的運動軌跡。而且對于桌上的冰球,還需要考慮球撞墻后的軌跡,所以花了黑客爸爸一些功夫。

  但目前來看,Julio對這個冰球機器人還是很滿意的,因為他使用的是現成的廉價材料,而且整個系統非常容易安裝,機器人只需要6個螺絲就可以從桌面上拆下來。

  目前這個冰球機器人還在改進中。它的水平可以輕松擊敗一個小孩(難度可以降低),但如果是技術嫻熟的成年人(他自己強調),贏得積分并不難。Julio表示,在未來,他將繼續改進這款機器人的穩定性和功能,以及添加游戲規則和其他功能。甚至未來他還會做一個姊妹機,實現冰球場上的機器人格斗。

  但是,他覺得最重要的是,對于這個項目一直陪在他身邊的女兒來說,她一定受益匪淺!