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Definitive Guide to LEGO MINDSTORMS 2nd Edition – DAVE BAUM

由於不定期出沒在電腦前面, 加上老虎和狐狸都很容易當機, 所以各位如果看到未完成的文章請勿見怪。

推薦度: 75 (滿分100)

主軸: 以10多個有趣的專題來介紹LEGO RCX機器人、 RIS 2.0 (當年RCX玩具版之軟體) 與 NQC程式語言。 

建議讀者: 對積木組裝已有基本程度, 有意自行進修 NQC 程式語言的朋友。 

閱讀難度: 適, 專題後半部份稍難。

特別之處: 介紹了 NQC 與 RIS (Robotics Invention System) 2.0. Dave Baum詳細介紹了 NQC的使用方法與一些小秘訣, 其他的書籍只有用NQC code, 介紹不多。 雖然RIS比 Robolab陽春, 但還是有基本的功能。 

本書共提供了15個專題, 由基本的雙馬達運動機器人開始, 接續談到通訊, datalog, 最後結束於一個有趣的機械手臂。

延伸閱讀:

  1. Maximum Lego Nxt: Building Robots With Java Brains
  2. Lego Mindstorms Nxt Power Programming: Robotics in C
  3. 機器人新視界 NXC與NXT (自己推薦一下…)

首先先介紹這本書的作者, DAVE BAUM, 他是NQC之父。

這本書的第一版已經消失在我家裡面了, 後來又去買了第二版. 兩個版本之間的差異不大。

先看一下內容

第一部份 Fundementals:

  • CH1: Getting started
  • CH2: The RCX
  • CH3: Intorduction to NQC
  • CH4: Construction

前半部是基本的介紹. NQC 與 RIS語法, 與LEGO零件如何組裝等。

第二部份 Robots:

  • CH5: Tankbot
  • CH6: Bumpbot
  • CH7: Bugbot
  • CH8: Linebot
  • CH9: Dumpbot
  • CH10: Scanbot
  • CH11: Tribot
  • CH12: Onebot
  • CH13: Steerbot
  • CH14: Diffbot
  • CH15: Brick Sorter
  • CH16: Vending Machine
  • CH17: Communication
  • CH18: Using the Datalog
  • CH19: Roboarm

後半部是本書精華所在, CH15~19可算是相當精采的範例。 讀者可用相對少量的零件完成功能強大的機器人專案, 其中 Ch19 的機器手臂我們有做出來, 請看以下:

[youtube=http://www.youtube.com/v/U91TjZyYLE0]

 

大師級玩家Daniele Benedettelli新作

Daniele Benedettelli 是大師級的Lego玩家,享負盛名的Lego Rubik Utopy – NXT Rubik’s cube solver 可以解決3×3魔術方塊,即是他的代表作:

[youtube=http://www.youtube.com/v/rzio92VYUIQ]

最近,他的網站上又多了一個新玩意,NXT Ball and Plate,可以讓一個小球永遠維持在平台中間,在這裡放上影片連結跟大家分享一下:

[youtube=http://www.youtube.com/v/04MLqlNZwHY]

 

 

五十川芳仁老師 扭脖子軌跡車實做

資料來源: http://www.isogawastudio.co.jp/legostudio/modelgallery_model/a043.html

五十川芳仁老師的作品, 可愛的扭脖子軌跡車, 覺得相當有趣。

今天下午和力維偉庭一起做出來了, 來看看吧!

整台車的動力和轉向都在前輪完成, 相當有意思。

以下圖來看, 左側馬達控制脖子, 右側則是控制前輪持續前進(不需要後退)

機器人的概念就是持續尋找黑線, 每找到一次黑線,就往回修正一點。

[youtube=http://www.youtube.com/v/XSlgEGjaugE] [youtube=http://www.youtube.com/v/qsCm9aY7Lys]  

小齒帶大齒

再接下來帶動輪子

由下往上看

turntable特寫

左方死點(光感應器先拿掉)

右方死點

 

 

有趣的遙控摩托車

資料來源

這台機車型遙控器, 真的可以遙控一台NXT摩托車。

一般而言, 發送者的構造相對接收者來說, 是比較簡單的。

但這次剛好相反, 大家可以看到作者透過騎乘的方式來遙控, 所以遙控器的構造就變的相當地複雜。

由於他就只有提供這一張圖而已, 阿吉是按照自己的推測推斷, 如大家有更好的想法也請提出唷!

遙控器:

右手油門: 馬達角度感應器

龍頭轉動: 馬達角度感應器

左手也有一個馬達, 但應該用不到.

左手煞車: 觸碰感應器

車體傾斜:  猜測是用Hitechnic加速度感應器完成, 已發信詢問.

機車:

前進/後退: 接收來自遙控器之”右手油門”訊號

停止: 接收來自遙控器之”左手煞車”訊號

車體傾斜: 接收來自遙控器之”車體傾斜”訊號

幫大家抓了三張圖


看個影片就更明白囉!

[youtube=http://www.youtube.com/v/Y0XFv_piaHA]

Chris Rogers 演講 on Youtube

[youtube=http://www.youtube.com/v/EG-izyXfFHI]

Chris Rogers教授 是美國Tufts大學 機械工程系的教授, 也是推動LEGO robots的重要推手。

Robolab, NXT-G等, 他和他的團隊都是重要的貢獻者。他也是CAVE新書顧問團之一 (要把中文翻成英文去問他, 問好了再翻回來…)

阿吉和宗翰星期天就要去新加坡參加第三屆LEGO Engineering 研討會了, 當天晚上會和Chris一起吃飯,  這次一樣要滿載而歸!!

先補幾張2007年第一屆LEGO Engineering 研討會, 阿吉和Chris的合照吧! 回國之後, 就來整理這兩次參加LEGO研討會的心得吧。



Masterpieces – LEGO超大型機械手臂 – 基座

基座巧妙地運用了空間, 將電動幫浦與閥門放在支架中, 最頂端再放上旋轉底座。

旋轉底座由於要帶動整隻手臂, 所以使用了兩個馬達, 再使用了120:1的減速比, 8齒帶40齒, 再帶動蝸輪減速箱, 就可以達到120:1的減速比了。

根據Philo的馬達報告, NXT馬達的最大扭力(矩)是50牛頓/cm, PF XL馬達是40牛頓/cm, 咱們的RCX馬達(71427)卻只有6牛頓/cm, 這也差太多了吧…

(感謝探奇的訂正, 更正為牛頓/cm)

如果改用NXT的馬達或是用PF XL馬達, 我想就不需要這麼複雜的齒比了。

1. 電動幫浦與閥門, 請參考LEGO masterpieces 氣壓系統.

2. 支架



這邊要放上基座馬達

這就是帶動底座的馬達, 躲在氣瓶後面的是角度感應器, 需要額外一根軸來帶動.

減速箱來帶動turntable.

用軸牢牢地固定住

我希望LEGO可以出直徑大一點的turntable, 上面的接點有點少呢…

基座全貌

手臂本體就由這接上

Masterpieces – LEGO超大型機械手臂 – 手腕

[youtube=http://www.youtube.com/v/IpOIkm-2wp4]

手腕部分也是個有趣的地方, 在節省空間的前提下, 使用了微型馬達(Micro motor)x2。

為了不影響手腕提起的角度, 還請小侯老師幫我把電線削薄一點. 來看一下照片吧!

上視圖

電線削薄

與手指部分接合

Masterpieces – LEGO超大型機械手臂 – 氣壓系統

[youtube=http://www.youtube.com/v/zosi0DfhpGs]

本手臂的氣壓系統值得好好介紹一番, 包含了:

1. 電動幫浦

2. 閥門(由馬達控制)

3. 壓力偵測系統

4. 氣瓶

5. 機器人手指

電動幫浦


閥門


壓力偵測系統




Masterpieces – LEGO超大型機械手臂 – 前言.

本手臂是’LEGO MindStorms Masterpieces”書中第七個專題, 包含了一個手套型的遙控器、使用了兩個RCX、10個馬達 (2個微型馬達)、1個觸碰感應器和4個當年很稀有的角度感應器,還有氣壓系統, 在很多人的幫忙之下, 阿吉把它做完了。

Amazon連結 , 上次到天瓏書局看也還有的買, 照片年代有點久遠, 阿吉會按各部分分成好幾篇來介紹, 有興趣的朋友可以試著實做看看, 會很有成就感呢!

[youtube=http://www.youtube.com/v/RYn0CoEI3ug]

力維最新力作 Hybrid roboarm

CAVE的小神童力維又有新作品了。把8294的線性致動器好好運用了一番(現在已呈現殘骸狀態), 完成了這個4自由度的機器手臂。 如果要說是挖土機也可以啦, 只是不能移動而已。

整個系統分為三大部分:

1. 馬達部分: 控制底盤旋轉, 驅動手臂前段線性致動器

2. 氣壓部分: 電動幫浦, 手臂中段活塞,  手臂末段活塞

3. 其他部分: 支架與底盤.

[youtube=http://www.youtube.com/v/-2JZ6PHjitU]

 

來看照片吧

手臂收合

手臂前伸

中段的活塞

手臂後段, 由於需要比較大的力量所以不採用氣壓. 改用LEGO的線性致動器. 可以有比較強大的支撐效果.

閥門1

閥門2

氣瓶, 加裝這個更夠力. 後面還有一個氣壓表, 可以檢視目前系統的壓力

電池盒與紅外線接收器

馬達打氣的凸輪機構

避免齒輪卡死, 採用離合器齒輪, 當齒輪系卡死時, 軸心會空轉來避免系統毀損.

 

NXC書 – 機器人新視界 NXC 與 NXT 上市了!!


千呼萬喚始出來, CAVE的書終於上市了!程式碼請到 CAVEDU 書籍專區來下載,也請參考我們的 NXC 實驗室

可以在博客來買的到,或是直接和我們購買就可以了。(現在購買是第二版喔)

各位讀者如果有任何問題,請直接在這邊提出,我們非常樂意答覆。

(真是太高興了, 呼呼呼.)

爬樓梯機器人NXT版 – 峰哥

[youtube=http://www.youtube.com/v/tBa_dMB0cNg] [youtube=http://www.youtube.com/v/4CrC1iy5dyA] 這是阿吉老師另一位得意門生,人稱黃金左腳 – 峰哥 的爬樓梯機器人。

基本上就是之前我po的NQC爬樓梯機器人,改用NXT來完成。話是這麼說很簡單,但整個機體也是全部重新設計。

因為NXT的馬達很大,所以整個機器人的尺寸也變大了。

且咱們峰哥很巧妙地運用了NXT的本體來把機器人撐起來,所以大家可以看到機器人變形的效果相當好呢!


這樣可以避免變形的速度過快.

利用滑輪來做到四個輪子都有動力

這樣看就是一台吉普車囉

 

Joe Nagata 六足機器人

[youtube=]來源: Joe Nagata 樂高步行機器人製作入門教學

這是由CAVE 的優質好學生 – 力維所完成的,ㄧ個寒假就把7台機器人都做完了,實在值得誇獎~

機器人利用超音波感應器來偵測障礙物。

[youtube=http://www.youtube.com/v/-_J6DL-dZbg] [youtube=http://www.youtube.com/v/dLGXufzNFMQ]