按说罗平自己一个人制造机器人,涉及到很多复杂的零件加工,效率应该会慢很多。
不过事实恰好相反,住在工厂里的罗平把大部分时间投入进去,他的效率却比陆伟几个程序员高多了。
二零一三年元旦刚过去没几天,更改设计后的第一台机器人就组装完成了。
在别人看来,这完全是不可能的速度,对罗平来说,却一切都那么顺理成章。
这也是他买下这个小模具工厂,却只作为自己的手工作坊,不愿意雇人的原因,他感觉一个人工作更专心,可以心无旁骛投入进去,做事效率更高。
既然自己加工零件,按照罗平的习惯,当然不会只加工出一套,他是按照五台机器人的零件准备,组装好第一台,后面的四台只是多花点时间的事情。
机器人的主体当然是由一百多块金属骨骼组成,人体骨骼有二百多块,罗平没有完全模仿,不能活动的头部骨骼,胸骨、肋骨、胯骨等等骨骼都做成了整体,可以提供更强的稳定性。
活动的骨头通过硅胶材质连接,功能和人体的韧带差不多,中空设计的骨骼除了电磁铁和互相联动的钢丝以外,还有专门的线路通道,电磁铁需要的电源线、以后会增加的传感器线路都可以从里面通过。
整个组装好的机器人,像是一具钢丝串联起来的金属骷髅,电源模组和控制用单片机都安装在胸腔、腹腔内部。
本来罗平买了一套仿肌肉的硅胶外衣和头套,穿在金属骨骼外面,既有保护作用,看上去也没那么吓人,不过给机器人套上去后,发现机器骨骼没肉撑不起来,松松垮垮穿着不合适,他就把这层硅胶外皮脱了下来,决定下次找厂家认真开个模,这种假皮肤不适合机器人。
罗平将组装好的机器人从工作台上搬下来,站立着放到地上,按下启动开关。
机器人的控制程序他没有费太多心思,就是买了一套可编程的无线游戏手柄,把接收装置和机器人体内的控制单片机做了信号对接,单片机的控制程序就是用的陆伟他们的最新成果,正好实验一下到底行不行。
打开遥控器,轻轻推动摇杆向前,机器人身体晃了一下,没有做出别的反应,持续向前推动摇杆,终于机器人的身体猛地震了一下,似乎要抬起左腿,结果用力过猛,没有保持好平衡,哐当一声躺在了地上,左腿还在那里抬着,做出向前走的动作,然后右腿抬起向前走。
停下手柄动作,机器人也保持着右腿抬起的姿势不动了。
哭笑不得的罗平忍不住挠了挠头,感觉自己想的还是过于简单,单纯靠死板的编程控制机器人动作,即便是有陀螺仪的反馈信号,也来不及反应,看机器人的动作,反馈信号完全没起作用,它还不知道自己摔倒了。
罗平又反复试验几次,看看不同动作的反应,结果都是差不多,简单的手臂出拳还凑合,动作幅度稍微大一点就会失去平衡,哐当摔倒在地。
看来机器人光有硬件,软件跟不上也不行,控制程序看来一点不能偷懒,陆伟几个人暂时指望不上,他就尝试自己动手。
罗平自学过数控机床常用的G语言,那种程序语言相对简单,不涉及复杂的逻辑控制功能,陆伟编写的单片机控制程序使用的是有一定难度的c语言,他需要从零开始学起。
自从有了三次特殊的穿越经历后,罗平感觉除了那些关于未来的信息,自身不仅学习理解能力变强了,动手能力也提升不少,制造手表就是他的一次大胆尝试,所以他才有信心做一款与众不同的机器人。
网上关于编程的电子书有很多,他不急着自己写程序,通过学习基本的编程规则,对照陆伟几个人写出来的程序代码和注释去理解,琢磨他们的编程思路,看看有什么结构上的漏洞,能不能通过程序思路弥补当下的缺陷。
他不需要理解每一行代码的作用,只要能理解整体编程思路,部分代码的控制逻辑就行了,只实验了几次,他就知道整个控制程序还有很大问题。
计算机上模拟的验证环境太简单,很多实际情况罗平自己都没考虑到,陆伟他们更不可能通过程序完全模拟了。
程序通过控制不同骨骼内部的电磁铁通断电实现机器人动作,陆伟他们还是花了很多心思,通过测试电磁铁线圈电流和磁力变化曲线,写出了专门的控制函数,让电磁铁动作不那么猛烈,每一个动作几块骨头动作也写出一组组单独的动作函数。
游戏手柄上面一个简单的前进、后退、出拳、跳跃的操作,都要对应几十组不同动作函数组合使用,先后顺序,动作时间,循环次数等等,整个控制程序他们应该花了不少功夫。
不过,在罗平看来,这些还远远不够。
他设计的驱动核心是直流电磁铁,没有交变磁场,不用担心产生涡流,所以电磁铁的铁芯形状自由度很大。
为了更好的通用性,罗平根据行程把电磁铁线圈设计成了几种标准尺寸,行程大的骨头电磁铁都是多组线圈控制,确保有足够力量牵引骨骼动作。
尽管电磁铁只有通断电两种操作,可是动铁移动位置却不是只有左右或者上下两个顶端点位,而是可以在移动范围内任意一点停下,并且保持位置不动。
表现在机器人身上,就是可以保持任意姿势长时间不动。
这一点人类也可以做到,但是需要相应的肌肉持续发力,很消耗能量,罗平在电磁铁内部做了一个取巧的设计,电磁铁动铁只有在线圈通电的时候才能位移,线圈不通电的时候,动铁被卡死,这样就可以保持骨骼动作姿势的同时,不消耗多余的能量。
不过这样的设计也有弊端,就是机器人刚才实验表现出的状态,不管整体的结果,无论动作是否做到位,都严格按照指令执行,一旦失去平衡,就会保持姿势摔倒。
如何让机器人能感知自身状态,运动状态下保持身体平衡,这是程序结构设计的问题,还需要改进。
现在看来,机器人体内的电子陀螺仪的反馈信号完全没有起作用,更别说矫正动作姿势,保持身体平衡了。
可能这就是电脑模拟测试环境的弊端,默认都是理想化的条件,能把这些复杂的动作函数写出来,不管准确与否,陆伟他们已经很不容易了。
程序的复杂性超过罗平想象,几十万行的代码看的他头大,花了一下午的时间才简略的浏览一遍,只是明白了大概的思路,一些小问题他还可以尝试修改调试,让他大幅改进程序结构太有难度,专业问题交给专业的人,还是得交给陆伟他们解决。
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