7
遇見大牛，愛抱大腿不是一件壞事，然而如果是一個(gè)愛抱大腿的機(jī)器人呢？NoodleFeet的主要功能就是尋找周圍人的大腿，然后沖上去抱大腿。
除了走路，Noodle還有神秘的可伸縮腳趾，如果它用自己腳底部的“舌頭”來品嘗東西的時(shí)候，還會(huì)流口水。
首要的是：走路！
第一步，就是要讓Noodle實(shí)現(xiàn)它應(yīng)有的功能。
為了幫助理解和開發(fā)自己的機(jī)械概念，我使用了一款免費(fèi)程序 Algodoo。這是一款物理仿真模擬器，使用簡單的繪圖工具創(chuàng)建和編輯場景，可以在各種元素的作用下相互影響，實(shí)現(xiàn)精度很高的物理仿真實(shí)驗(yàn)。（最棒的是，你完全不需要掌握任何數(shù)學(xué)知識(shí)，就能輕松學(xué)會(huì)使用！)
提升和扭曲
為了走路，Noodle的四條腿必須能讓“膝關(guān)節(jié)”支持彎曲，而且在“臀部”也要支持旋轉(zhuǎn)。為了能夠準(zhǔn)確做出這些動(dòng)作，我使用了一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)尺寸的伺服電機(jī)，然后用了八個(gè)這樣的電機(jī)，也就是每條腿用兩個(gè)。
我使用了Sketchup設(shè)計(jì)工具，并3D打印了腿部的最終設(shè)計(jì)。不僅如此，我還給Noodle機(jī)器人貼上了和人體解剖學(xué)類似的運(yùn)動(dòng)部件。在制作Noodle“大腿骨”的時(shí)候，我很快發(fā)現(xiàn)需要使用更穩(wěn)定的材料，于是將原來計(jì)劃使用的印刷塑料換成了鋁制塑管。
為了保障它的“臀部”穩(wěn)定，我打印了一個(gè)結(jié)實(shí)的底盤，里面有滑板軸承來放置它的鋁制“大腿骨”。
每個(gè)大腿骨有兩個(gè)軸承，間距是一點(diǎn)五英寸，這樣可以確保所有四個(gè)大腿骨保持彼此之間保持平行。金屬大腿骨可以穩(wěn)定地固定在滑板軸承里，如果使用塑料原型的話，你會(huì)發(fā)現(xiàn)會(huì)非常不穩(wěn)定，走路搖搖晃晃的。
為了能在胯關(guān)節(jié)件里面實(shí)現(xiàn)“大腿骨”的機(jī)械旋轉(zhuǎn)，我使用了一個(gè)刨齒輪機(jī)，制作了一套齒輪：一個(gè)用于伺服電機(jī)，其他的用在“大腿骨”的頂部。
附著在“大腿骨”頂部的伺服電機(jī)，主要負(fù)責(zé)升降運(yùn)動(dòng)，這樣的話，它就可以和大腿一起旋轉(zhuǎn)了。我使用了一個(gè)3D打印的“滑輪”肌腱將伺服電機(jī)連接到“膝蓋”上，這樣他就能提起大腿的其他部位做上下運(yùn)動(dòng)了。
為了緩解機(jī)器人機(jī)身重量給電機(jī)產(chǎn)生的壓力，我在膝蓋后面多增加了一個(gè)緊繃的彈簧。
Noodle 大腦(它是拉面風(fēng)格的!)
首先，我用一個(gè)Arduino控制了全部八個(gè)電機(jī)，同時(shí)為了管理所有連接，我還裝配了一個(gè)保護(hù)盾。
這個(gè)大腦可以支持未來所需要的一切功能。我使用的是Eagle-CAD，設(shè)計(jì)出了“大腦”內(nèi)部布線，巧妙地讓很多導(dǎo)線繞過了最中央的“腦干”。
在設(shè)計(jì)大腦的時(shí)候，只適合利用“曲線追蹤”工具，這樣才能有充分的回旋余地。最終的結(jié)果，就是下面這幾張紫色的集成電路圖，看著里面繞來繞去的導(dǎo)線，是不是會(huì)讓你覺得有點(diǎn)像面條呢？
安裝在大腦后的是一個(gè)樹莓派，之后它將負(fù)責(zé)運(yùn)行基于開元的跨平臺(tái)計(jì)算機(jī)視覺庫OpenCV。
視覺和識(shí)別
在Noodle機(jī)器人的“屁股”上面，就是它的“腦袋”。有一個(gè)額外的伺服電機(jī)安裝在頭部，目的是為了能夠旋轉(zhuǎn)一個(gè)大的行星齒輪，此外，它的眼柄也連接在那里。
不過，Noodle有兩組眼睛；一組功能是用來真正去看周圍的東西，還有一組，其實(shí)就是兩個(gè)LED，很簡單，就是裝飾用的，沒有任何功能。
Noodle的行為
蜂鳴
Noodle的聲音是單一且大聲的“嗶嗶聲”，和家用電器發(fā)出的聲音有些相似。在它全新的大腦電路板里，我加入了一個(gè)加速器和一個(gè)壓電式蜂鳴器，這樣在任何時(shí)候，只要Noodle歪靠一個(gè)方向上，它就會(huì)發(fā)出哭聲，直到有人幫它扶正，它才會(huì)停止“不哭”（感覺就像是一個(gè)真正的小孩子在蹣跚學(xué)步的狀態(tài)）。
雙腳
NoodleFeet有很長的雙腳，就像是長長的面條。實(shí)際上，就像是它的名字“Noodle（面條）”……不過，它的雙腳還不能做很多事情。
我在尋找Noodle機(jī)器人的雙腳材料時(shí)，發(fā)現(xiàn)越大的雙腳越好，于是我升級到了可能是最大的4英寸直徑尺寸。
可伸縮腳趾
為了給Noodle做出更多花樣，我開始嘗試試驗(yàn)使用可伸縮腳趾。想象一下，如果有這么一個(gè)機(jī)器人，在地毯上發(fā)現(xiàn)了自己不喜歡的東西，就趕緊把腳趾縮進(jìn)去，是不是會(huì)覺得很酷？
我第一次開始設(shè)計(jì)這個(gè)腳趾的時(shí)候，采用的是彈簧承載，通過堅(jiān)硬的肌腱作為滑輪，可以準(zhǔn)確地在接地屏蔽的內(nèi)部和外部搞定八個(gè)小鉤子。
如果你對我如何構(gòu)建機(jī)械腳趾感興趣，可以點(diǎn)擊此處查看。
測試機(jī)械腳
可能和我小時(shí)候?qū)Ｐ呛推渌Ｑ笊镏杂嘘P(guān)，它們就是用自己的“腳”去感知周圍世界的。因此，我也一直希望能開發(fā)一款機(jī)器人，能把周圍的東西弄濕。
我現(xiàn)在正在給Noodle的四只腳開發(fā)微型可伸縮“舌頭”，同時(shí)我還安裝了注射器，并在里面注入硅油。此外，在每個(gè)腳的正中心，這個(gè)舌頭還可以自由伸縮。此外，“口水”的量也是可控的，不過當(dāng)它遇到某些刺激的時(shí)候，就會(huì)從注射器里向外排出液體。
在概念驗(yàn)證的時(shí)候，我的凳子上這個(gè)以特殊姿態(tài)行走的機(jī)器人，真的是一個(gè)非常可怕的物體。
因?yàn)槲乙呀?jīng)非常熟悉開源跨平臺(tái)計(jì)算機(jī)視覺庫OpenCV, 因此個(gè)人比較傾向于在面部識(shí)別的時(shí)候拍一張照片。這樣的話，當(dāng)Noodle看到了自己“認(rèn)識(shí)”的人，就會(huì)作為一些特殊行為反應(yīng)；比如它的眼睛會(huì)改變顏色，發(fā)出堅(jiān)定且自信的嗶嗶聲，甚至還會(huì)給你個(gè)驚喜，把你的好朋友“弄濕”。
走路真的很難
到此，你可能會(huì)在想，我所說的這個(gè)機(jī)器人究竟有沒有實(shí)現(xiàn)成功走路。事實(shí)上，答案是，也不是。
雖然我相信自己已經(jīng)開發(fā)出了一個(gè)成功的步態(tài)模式，并且依靠當(dāng)前所有依靠3D打印的零件能在房間里輕松走很多步。但是，在大約四到五步的時(shí)候，它所有的關(guān)節(jié)都會(huì)發(fā)生傾斜，彎曲，甚至扭曲，導(dǎo)致它重心不穩(wěn)，走路也會(huì)搖搖晃晃，最后倒在地上，畢竟，Noodle是一款很重的機(jī)器人。
不過，我們非常喜歡這個(gè)項(xiàng)目，而且也一直在努力改進(jìn)。今年一月，NoodleFeet就要一歲啦！我的下一個(gè)目標(biāo)，就是要慢慢替換Noodle身上的所有采用打印塑料材質(zhì)的零部件，并使用個(gè)性化的切割金屬部件，這樣的話，它就有可能更自由地行走，而不會(huì)發(fā)生意外事故了。
via makezine
關(guān)注硬創(chuàng)邦微信號（leiphone_bang），加入全球創(chuàng)客馬拉松主群（群號：259592983），參與我們的互動(dòng)討論，獲得最新比賽信息~
雷峰網(wǎng)原創(chuàng)文章，未經(jīng)授權(quán)禁止轉(zhuǎn)載。詳情見轉(zhuǎn)載須知。
