2016/01/06


本篇的主角是萊恩大兵的兩個兒子 Willie 和 Kenny. 萊恩大兵為他們兩個安排了 LEGO NXT 機器人的家教.

2015/12/5, 第二十三課, 爬樓梯機器人

今天要來做會爬樓梯的機器人. 可不是要做成像人類兩足行走, 能抬腳爬梯的機器人. 呵呵, 這看似尋常的雙足行走動作, 其實是非常強大的動態平衡機制. 要用機器, 感測器與處理器去做出擬人動作, 難度可是 S 級的. 現階段兩兄弟要克服的問題, 只要能闖過書本推出來的高低落差即可.



第一段, 爬樓梯的原理

要怎麼爬樓梯呢? 老師出題考兩兄弟, 是以前有學過的結構. (快想想, 小小的灰色腦細胞快動起來..) 不是輪胎, 也不是履帶. (履帶是能克服崎嶇不平的路面沒錯. 但是要爬樓梯, 還有更適合的結構.)

老師公佈答案~ 柱輪. 只要柱輪中心點高度有高於樓梯台階的高度, 它就能輕鬆爬上樓梯. 






第二段, 柱輪與履帶車示範

老師邊示範邊解說.

柱輪的柱子當然是愈長愈好 (&強度足夠), 才能征服更高的樓梯. 但柱輪終究要靠馬達來傳動, 馬達又是固定在 NXT 主機盒上. 於是, 實作的重點有:

  • 如何把馬達穩穩地固定在 NXT 主機盒上.
  • 馬達接好後, 要儘量延伸出來, 讓柱輪有足夠的轉動空間, 避免卡到 NXT 主機盒或其它部件.
  • 柱輪要儘量大, 愈大愈好.
  • 車的前半部是靠柱輪往前拉, 後半部則是用履帶結構(輪胎也行)來推進.




程式不難, 大致是分兩段: 一部份是柱輪轉動的控制, 另一部份則是履帶傳動的控制.



Willie 的程式

剛好他柱輪與履帶的馬達都是轉同方向, 所以就一個程式格搞定.



Kenny 的程式

Kenny 的程式就跟老師畫的解說圖一模模一樣樣.




第三段, 測試, 修改與調整

今天課題的機構稍微難些, 若讓兩兄弟慢慢摸索, 恐怕做到下課也完成不到一半. 老師直接坐在旁邊看兩兄弟實作, 一看到他們露出迷惘神色, 馬上出聲指導, 甚至幫他們補零件與強化結構.



本來, 車前半部是要做兩個柱輪的 (平衡與強度), 考量兩兄弟的實作速度, 老師讓他們只做一個柱輪即可.


Kenny 的作品

先說 Kenny 的. 他的車體與柱輪結構很出色. 爬樓梯時稍微不穩一點, 不過大致是沒問題的.








這張是爬樓梯失敗版本.


Willie 的作品

再來是 Willie 的. 乍看之下沒問題, 實際爬樓梯時, 馬達會卡在樓梯地板並使柱輪撐高以致於搆不到下一階. 







對比 Kenny 的作品, Kenny 的馬達是垂直擺置的, 完全避開馬達卡地板問題. 而 Willie 的馬達則是水平擺置, 就是現在的宭狀了. 要說 Kenny 想的周詳嗎.. 其實也不會, 他只是運氣好, 故意和哥哥做不同設計, 踫巧避開這䧟阱而已. (所以哥哥不要氣餒.)


兩兄弟的作品合照






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