如果你也不滿足于簡(jiǎn)單的手工活，如果你也有一幫和你一樣的兄弟，如果你們想創(chuàng)造和自己一樣能走能爬的機(jī)器人，那么請(qǐng)關(guān)注這里，我們將分享機(jī)器人制作所需的全部秘籍，助大家一臂之力。

1???理論方面

要讓一個(gè)機(jī)器人能完成各種動(dòng)作，高中的一些力學(xué),運(yùn)動(dòng)學(xué)知識(shí)自然必不可少。在構(gòu)建我們的機(jī)器人骨架過程中，主要的運(yùn)動(dòng)部件就是舵機(jī)了，整個(gè)機(jī)器人就是靠著舵機(jī)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)來(lái)完成各種復(fù)雜的動(dòng)作。在設(shè)計(jì)整體的結(jié)構(gòu)時(shí)候，應(yīng)該畫出各種可能需要做的動(dòng)作的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖（用點(diǎn)線表示）簡(jiǎn)單計(jì)算一下質(zhì)心高度和位置保證機(jī)器人的平衡。

以下是具體的做法：

先把舵機(jī)看做一個(gè)質(zhì)點(diǎn)，用點(diǎn)加一個(gè)小豎線表示舵機(jī)的轉(zhuǎn)軸，直線表示兩個(gè)軸之間的距離，大致畫出整體靜態(tài)草圖。（兩點(diǎn)之間的距離至少要大于舵機(jī)的高）

畫出所需完成動(dòng)作的分解草圖，將所有運(yùn)動(dòng)都分解為繞給定軸的轉(zhuǎn)動(dòng)，如果發(fā)現(xiàn)有哪些動(dòng)作無(wú)法完成考慮：1.改變軸的排布，方向。2.增加軸

不考慮線的重量，只考慮舵機(jī)的重量，對(duì)每個(gè)草圖分別計(jì)算各個(gè)過程中機(jī)器人的平衡狀況。調(diào)整舵機(jī)間的長(zhǎng)度

Tips1：?每種舵機(jī)都會(huì)有其尺寸，重量，扭矩，以及轉(zhuǎn)速等說(shuō)明。在使用舵機(jī)時(shí)，應(yīng)該盡量減小垂直于舵機(jī)轉(zhuǎn)軸的受力，不然容易燒壞舵機(jī)。

Tips2：?舵機(jī)只能轉(zhuǎn)180度，在動(dòng)作中務(wù)必排除需要超過180轉(zhuǎn)動(dòng)的情況

1.1???我們的大強(qiáng)要完成什么動(dòng)作呢？

我們要讓大強(qiáng)“飛”起來(lái)，作為一只金剛，單單飛似乎少了什么，為此我們給大強(qiáng)設(shè)計(jì)了《金剛》的路線，一路跋山涉水拯救MM（劇情見最后）

1.?四足行走

由于我們?cè)O(shè)計(jì)的機(jī)器人重點(diǎn)放在了手臂上面，故對(duì)腿部進(jìn)行了簡(jiǎn)化。行走時(shí)采用對(duì)角兩條腿交替前進(jìn)的方式。前進(jìn)腿（圖中箭頭標(biāo)注）向前跨步的同時(shí)，支撐腿有一個(gè)后蹬的動(dòng)作以實(shí)現(xiàn)行走——俗稱“爬”

2.?多杠攀爬

這時(shí)的大強(qiáng)已經(jīng)開始了艱苦卓絕的翻山越嶺之路。

多杠連續(xù)攀爬并沒有想象中那么簡(jiǎn)單，考慮到在前進(jìn)時(shí)有一只手必須離開杠，為保持平衡，故采用左右靜態(tài)擺動(dòng)身體的姿態(tài)前進(jìn)。

A.?開始時(shí)通過肩部舵機(jī)作用將重心移動(dòng)到一只手上（圖中為左手）

多杠攀爬動(dòng)作圖（1）

多杠攀爬動(dòng)作圖（2）

B.?放開不支撐身體的手臂（圖中右手）向前抓住下一只杠.(左側(cè)一列圖是側(cè)視圖,右側(cè)一列圖是正視時(shí)兩只手的位置)

多杠攀爬各動(dòng)作圖（3）

C.?肩部?jī)啥鏅C(jī)配合向前移動(dòng)身體,在身體前進(jìn)的同時(shí)將重心轉(zhuǎn)移到抓住前面橫杠的手上(圖中右手）

D.?放開后面杠上的手（圖中左手）并重復(fù)上面的動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)多杠上的攀爬行走

3.?單杠動(dòng)作

終于來(lái)到了“她”的身邊，到了展現(xiàn)實(shí)力的時(shí)候了！ 我們不僅要讓大強(qiáng)在多杠上爬行，還要讓他在單杠“飛起來(lái)”。

不急，起飛之前先來(lái)活動(dòng)一下筋骨吧！先做100個(gè)引體向上吧！！（話說(shuō)我連十個(gè)都做不了）

（1）?引體向上

A．?肩部和肘部的舵機(jī)同時(shí)用力將身體拉起?B．?肩部和肘部舵機(jī)反向用力回到初始位置，完成一個(gè)引體向上

引體向上動(dòng)作圖

（2）?“飛”吧！

A.?收縮機(jī)器人腿部減小力臂，通過肩部舵機(jī)的作用將機(jī)器人身體從一側(cè)提升至高處

單杠翻滾動(dòng)作（1）

B.?將腿伸直后舵機(jī)反向用力使機(jī)器人在杠上蕩起

單杠翻滾動(dòng)作（2）

C.?在向下擺動(dòng)過程中肩部舵機(jī)和腿部舵機(jī)同時(shí)用力使機(jī)器人擺動(dòng)幅度增大，并在擺至高點(diǎn)后舵機(jī)反向用力。對(duì)機(jī)器人本身，動(dòng)作和A步驟相同

D.?幾次擺動(dòng)后便可以完成飛躍的過程

說(shuō)明：由于我們的大強(qiáng)沒有傳感器，無(wú)法判斷自身在杠上的具體姿態(tài)，所以我們決定讓機(jī)器人在杠上以相同的時(shí)間間隔完成固定次數(shù)的動(dòng)作。雖然不一定每次都能成功完成翻滾，但同時(shí)每次的動(dòng)作都不相同，效果也應(yīng)該不錯(cuò)。

為了驗(yàn)證這最為關(guān)鍵的一步，我們還動(dòng)手做了個(gè)試驗(yàn)版：具體過程就不說(shuō)了，直接上圖

1.2???下面來(lái)點(diǎn)靜力分析

為選擇各關(guān)節(jié)舵機(jī)的型號(hào)，對(duì)其在極端情形下的扭矩進(jìn)行估算。機(jī)器人總質(zhì)量約2kg。

極端姿態(tài)1---引體向上：

引體向上受力分析

此時(shí)，肘關(guān)節(jié)受力最大。考慮其靜力矩。估算過程如下： 相對(duì)于肘關(guān)節(jié)，身體的力臂大約為7.5cm，重量約為2kg，考慮兩只手同時(shí)用力，每只手受到的力矩為

因此12kg.cm的舵機(jī)可以提供足夠的力矩完成動(dòng)作。

極端姿態(tài)2---翻越單杠：

翻越單杠受力分析

手部主要由固定部分承受作用力，舵機(jī)不需要提供太大的作用力。當(dāng)身體翻越單杠時(shí)，滑動(dòng)部分可能會(huì)受到一定的作用力，但由于：（1）翻越過程時(shí)間很短，對(duì)舵機(jī)的作用時(shí)間不長(zhǎng)，（2）有一定的離心力作用，抵消部分重力，（3）該部分受力時(shí)，身體質(zhì)心基本在杠的正上方，力臂很小，對(duì)舵機(jī)產(chǎn)生的扭矩不大。估計(jì)力臂為2cm，重量大小約為2kg，故力矩約為4kg.cm，一只手所受力矩為2kg.cm，小于小舵機(jī)的最大力矩5kg.cm，所以不會(huì)對(duì)舵機(jī)產(chǎn)生太大的損壞。

1.3???三維建模

OK，經(jīng)過以上步驟大家已經(jīng)得到了一個(gè)基本的點(diǎn)線視圖，也基本上能完成動(dòng)作。但為了避免各種碰撞，以及給電池，電路板留下擺放的位置，這時(shí)我們需要一個(gè)完整的機(jī)器人的三維圖形，手畫還是有點(diǎn)難度的，在這個(gè)電腦泛濫的時(shí)代，選擇一個(gè)好的CAD軟件來(lái)幫助畫圖上手會(huì)很快（偷懶的好辦法！），并且不需要特殊的制圖工具（省經(jīng)費(fèi)的好辦法！）這里我們推薦用容易入手并且 以機(jī)械為主的繪圖軟件 SolidWorks 完成機(jī)械部分設(shè)計(jì)。

自學(xué)SolidWorks不會(huì)太難，因?yàn)镾olidWorks基本操作都能用鼠標(biāo)解決，不需要記什么命令（高手可以選擇其他更專業(yè)的軟件），另外SolidWorks有由零件的裝配圖直接生成工程圖，以及自動(dòng)標(biāo)注尺寸，基本免了自己動(dòng)手畫，并且絕不會(huì)出錯(cuò)，還有模擬運(yùn)動(dòng)等高級(jí)功能。

關(guān)于solidworks的學(xué)習(xí)這里就不詳細(xì)講了，推薦幾個(gè)網(wǎng)上幾個(gè)SolidWorks自學(xué)教程（去百度google一下有不少，視屏教程最容易入手 看幾個(gè)例子跟著操作一下基本上就會(huì)了） 參考書的話可以準(zhǔn)備兩本，一本以例子多的例如《solidworks 實(shí)例》 一本系統(tǒng)點(diǎn)，供快速查閱的例如 《solidworks?2008 從入門到精通》 （看例子出現(xiàn)問題的時(shí)候可以翻翻） 當(dāng)然，最權(quán)威最全面的 就是SolidWorks自帶的幫助文檔（不推薦，講的太細(xì)，書上找不到解決方法的問題再查閱文檔）。這樣跟著網(wǎng)上教學(xué)視屏練得話幾個(gè)小時(shí)基本上就能上手。

另外，一本機(jī)械制圖的教材最好還是備上，主要用來(lái)了解一些基本符號(hào) 術(shù)語(yǔ) 以及很關(guān)鍵的 國(guó)標(biāo)——也就是國(guó)家規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)件。（查到后可以直接在solidworks里面調(diào)用畫好的零件，方便省事）知道各種標(biāo)準(zhǔn)件的作用，和基本的固定方法。

2???實(shí)際模型圖制作

以下是用cad軟件構(gòu)建模型的步驟：

具體的連接方式可以先不管，先畫出單個(gè)舵機(jī)，以及各個(gè)關(guān)鍵部件（在SolidWorks上畫出來(lái)） 主要的零件——舵盤，標(biāo)準(zhǔn)螺絲，螺母等。

舵機(jī)。

舵盤。

上螺釘?shù)亩姹P整體。

齒輪（自己畫的非標(biāo)準(zhǔn)，最后沒有用到……）。

Tip1：?舵機(jī)的模型最好做精確些，參照具體型號(hào)的標(biāo)準(zhǔn)尺寸（推薦實(shí)測(cè)）。然后參照已經(jīng)畫好的點(diǎn)線模型，將點(diǎn)改成舵機(jī)，調(diào)整好各部位的距離。

怎樣連接兩個(gè)舵機(jī)呢？為了讓我們將DIY進(jìn)行到底，在這里我們選擇自己加工強(qiáng)度大重量輕又容易塑形的1.5mm鋁板，用如下圖這種方式將舵機(jī)包起來(lái)并與另外的舵機(jī)通過軸上固定的舵盤相連。 （這里大家不必拘泥于我們的方法，可以發(fā)揮想象力構(gòu)造自己考慮連接方式。） 在solidworks下將零件組裝成裝配體。

Tips2：?先把各個(gè)包好的部分裝配體模塊化，再用由上到下的順序或者由下到上的順序一個(gè)個(gè)組裝成裝配體。（由于不再是點(diǎn)線的簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)了，在這里還要進(jìn)行各關(guān)節(jié)的簡(jiǎn)單受力分析，盡量通過設(shè)計(jì)上的改動(dòng)避免舵機(jī)軸承之類脆弱的地方承力。）

用鋁板包好的舵機(jī)。

手部的裝配圖。

整個(gè)手臂的裝配圖。

整條腿的裝配圖。

完整的機(jī)器人裝配圖（原始圖）。

考慮實(shí)際的裝配情況，給每個(gè)模塊之間合理的連接方式，例如用螺釘螺母固定，萬(wàn)能膠，熱熔膠，膠帶，繩子，彈簧……盡情的發(fā)揮你的想象力吧！ 一般相對(duì)牢固的方式是通過打孔然后用螺釘螺母固定，采用這種方式的同學(xué)們一定要注意了！千萬(wàn)別忘了考慮螺釘?shù)拇笮『臀恢茫。?/p>

讓我們無(wú)視他，繼續(xù)做下去吧！將實(shí)際的問題反映到模型圖上，即對(duì)模型修改（建議對(duì)零件改，不要從裝配體上直接改。）

最后檢查是否有重疊，碰撞。

3???實(shí)際制作

好了，經(jīng)過了重重檢驗(yàn)，一個(gè)完美的效果圖終于出來(lái)了！各種運(yùn)動(dòng)我們也分析好了！開始干力氣活吧！

別急，現(xiàn)在還什么都沒有呢！

3.1???準(zhǔn)備工作

買鋁板。

買螺絲，螺母，墊片。

準(zhǔn)備個(gè)五金工具箱。

有臺(tái)鉆，車床，銑床，剪板機(jī)，折板機(jī)之類大型機(jī)器可用最好。

沒有的話：用手鉆代替臺(tái)鉆（想?DIY臺(tái)鉆?的看過來(lái)~），手加臺(tái)鉗代替折板機(jī)，鐵皮剪或手鋸代替剪板機(jī)，車床銑床都可以不用。自給自足！完全DIY！！東西都備齊了，現(xiàn)在開始干活吧！

3.2???具體制作

要有熟悉機(jī)械的人指導(dǎo)最好不過，實(shí)在沒人教可以翻工具手冊(cè)，或上網(wǎng)查各種工具的用法。

首先在鋁板上用油性筆畫出輪廓線包括折線，以及孔的位置。（這一步必須非常精確！）

先用剪板機(jī)或鐵皮剪剪下需要部分，接著用折板機(jī)或臺(tái)鉗折板，然后用臺(tái)鉆或手鉆打好孔。最后，對(duì)于不滿意的地方——銼！（銼刀才是王道！）理論上來(lái)說(shuō)，木有什么形狀我們銼不出來(lái)！！！！！！！！

有的比較復(fù)雜或者精度要求比較高的結(jié)構(gòu)比如下圖所示我們機(jī)器人的手部結(jié)構(gòu)——需要很精細(xì)的加工，并且要承受較大的力，這時(shí)則可以考慮用solidworks畫好做好工程圖后，拿去機(jī)械廠加工。比如以下幾個(gè)結(jié)構(gòu)：

這是我自己設(shè)計(jì)并送往機(jī)械廠加工的的拇指工程圖。（畫紅圈的位置在實(shí)際運(yùn)動(dòng)過程中發(fā)現(xiàn)有點(diǎn)緊，需要稍微磨掉點(diǎn)。）

鉤子的工程圖。

4???組裝

組裝要及時(shí)，這樣才能及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)修改！

給零件標(biāo)上號(hào)。

將各個(gè)模塊裝配好，測(cè)試各個(gè)模塊的強(qiáng)度，以及靈活程度。

依照從下而上的順序，依次連接好各個(gè)部分。

將其他物件如電路板，電池固定到機(jī)器人身體上。

對(duì)舵機(jī)進(jìn)行布線（可以用膠布將同方向的線束起或者粘在外側(cè)），給機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)留下足夠的空間，避免任何可能纏繞或碰撞。

Ok，一個(gè)嶄新的機(jī)器人 誕生了！！！！鐺鐺鐺鐺（音樂響起~~） 鼓掌！撒花！

注：我們?cè)趯?shí)際機(jī)械制作過程中遇到了各種問題（沒考慮到螺絲粗細(xì)），以至于后來(lái)手部結(jié)構(gòu)重新設(shè)計(jì)，由于需要做彎折，而彎折很難做精確，所以沒有再用solidworks畫。想要一點(diǎn)問題都不出還真不是那么簡(jiǎn)單。 所謂無(wú)圖無(wú)真相，大家還是看圖吧！

早期的大強(qiáng)