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【Tutorial】一起動手做滑步、跳舞的焦糖果醬機器人

作者:阿里哥

焦糖果醬機器人(JAM Robot Light)是果醬機器人的入門版本。他保留了雙足機器人最重要的靈活的雙腳 (感謝Zowi機器人提供的靈感),採用木頭雷射切割製作的機構件,搭配上機器人控制板的夢幻組合:Linklt 7697 + Robot shield。構成了一套具有木質外觀、極富組裝樂趣、同時又擁有強大擴充性的雙足入門機器人。

焦糖果醬機器人除了可以前後左右移動,可以滑步、會跳舞、搭配上超音波感測器後,甚至可以避開障礙和走迷宮,是一套非常有趣的入門人形學習機器人。

焦糖果醬機器人(圖片來源:阿里哥提供)

雷射切割機構件

利用雷射切割技術來加工木頭材料,除了在製程上有諸多優點,像是精準度高、零件重覆性好、無毛邊問題及動人的性價比之外。他還提供了玩家們在玩膩了冰涼的PLA材質後,另一個充滿不同層次感官樂趣的材料:在視覺上,沉穩、樸實;觸覺上,細緻、溫暖;味覺上,散發著木頭的香氣揉合著淡淡的焦香。這些特質,也讓越來越多的Maker在選擇外觀結構件材料時列入考慮的主要選項。

LinkIt 7697 + Robot shield 的規格介紹

LinkIt 7697 開發板是聯發科 2017 推出最新 MT7697 家庭物聯網平台,它是一片高度整合MediaTek MT7697 系統單晶片SoC. 為核心的物聯網應用開發板,具備高集成度和超低功耗等優點。許多開發者在建立物聯網裝置中,更需要體積小、速度快、功能強大的用戶端開發板,聯發科技的創意實驗室(Media Tek Labs)開發出『LinkIt 7697』這款開發板,滿足物聯網開發者需求的體積小、速度快、功能強大與易於使用的物聯網裝置。LinkIt 7697使用ARM的Cortex-M4F核心,是目前最廣泛被使用的處理器核心。

LinkIt 7697 的功能特色包含:

  • 採用 ARM ®Cortex®-M4處理器的 MT7697 系統單晶片,時脈 192MHz
  • 配備352 KB RAM
  • 4MB Flash外接快閃記憶體
  • 支援低功耗Wi-Fi 802.11b/g/n (2.4GHz) 無線網路
  • 支援Bluetooth LE (BLE) 4.2 低功耗藍牙
  • 支援許多週邊介面,包括:GPIO、UART、I2C、SPI、PWM、EINT、ADC、IrDA , I2S,以及嵌入式SRAM/ROM腳位
  • 提供 SWD 除錯介面排針
  • LinkIt SDK 開發,可支援GCC、IAR embedded workbench 或 KEIL uVision IDE。
  • 可採用開放軟體開發環境FreeRTOS或Arduino IDE  來進行程式編寫。
  • 內置輸出功率高達10dBm的功率放大器

Robot Shield for LinkIt 7697擴充版承襲TinyPlan對使用者極度友善的硬體設計風格,把擴充板、電源控制板和電池整合在一塊精巧的電路板上,同時整合了LinkIt 7697強大的功能,使玩家們能夠不需要煩惱控制板間線路對接,和電池等問題,輕鬆構建各種機器人應用。十組GPIO,最多可以連接十顆伺服機,同時提供兩組馬達專用的接腳,這樣的配置讓機器人的設計,增加了許多的可能性。

Robot Shield規格如下:

  • 10 組 PWM 可以用來控制10顆伺服機(Servo)
  •  2 組馬達控制
  • 1 組I2C extension socket
  • 板載250 mAh 電池組 (Lithium Capacitor)
  • Higher output (2.5A) to drive more servos and motors
  • Faster recharge (5V/2.5A)
  • Longer life cycle (3000 times rechargeable)
  • Safer, do not explode
  • 精簡all-in-one設計 (Length / Width / Height)

預備知識

  1. 了解如何使用LinkIt 7697與 Arduino IDE的基本知識
  2. 了解如何應用LinkIt Remote APP(iOS / Android)連接到LinkIt 7697

材料清單

  1. 控制板LinkIt 7697 x1
  2. 擴充板Robot Shield for LinkIt 7697 (by MiniPlan) x1
  3. 伺服機Tower Pro SG90 (Micro Servo 9g) x4
  4. 超音波感知器Ultrasonic HC-SR04P (3V~5.5V) x1
  5. 雷切機構件
  6. 連接線MicroUSB cable x 1
  7. 連接線F/F wires x 4
  8. 螺絲包

準備工具

  1. 行動電話(遙控使用)
  2. 保麗龍膠
  3. 十字螺絲起子

軟體環境

Arduino環境建置

  1. 下載並安裝Arduino IDE 1.6之後的版本
  2. 開啟Arduino IDE。
  3. 點選檔案->偏好設定的額外的開發板管理員網址:http://download.labs.mediatek.com/package_mtk_linkit_7697_index.json
  4. 接著開啟 工具->開發板->開發板管理員 中輸入 7697 出現下列畫面,點選右下角「安裝」按鈕,完成LinkIt 7697開發板套件安裝。

安裝驅動程式

  1. LinkIt 7697 需要安裝CP2102N VCP 驅動程式
  2. 連結CP2102N VCP網頁。根據您的作業系統版本點選DownloadVCP資料夾並下載壓縮檔<CP210x_Universal_Windows_Driver.zip>。
  3. 解開壓縮檔後,依您的作業系統執行CP210xVCPInstaller_x64 或 CP210xVCPInstaller_x86應用程式檔案。
  4. 安裝完成之後可以在裝置管理員的連接阜中看到CP210Arduino IDE 的工具->序列阜也會看到同樣的 COM編號

組裝流程

一、清點雷切零件

雷切機構件包含頭部,左、右腿和左、右腳五個部分。其中各部分雷切零件數量如下:

  1. 頭部  x5
  2. 馬達支撐板 x1
  3. 左腿 x5
  4. 右腿 x5
  5. 左腳 x4
  6. 右腳 x4

機器人零件清點(圖片來源:阿里哥提供)

二、機構件黏貼

為了可以達到順利組裝的目的,建議先將機器人的五大部分零件先找出來並分類放好。在開始上膠前預先測試組裝,確認沒有問題後再開始進行組裝。可依個人對外觀風格的喜好,選擇將有因加工邊緣有焦痕的面朝外或是將顏色一致的面朝外。

機器人零件局部粘接(圖片來源:阿里哥提供)

三、馬達恢復到初始位置

將LinkIt 7697插入Robot Shield擴充板,要確認插入方向正確 (參考示意圖;來源

  • 將LinkIt 7697的USB端口連接到PC以下載軟件
  • 將Robot Shield的USB端口連接到5V電源(也可以是PC),繼續為電池充電
  • 將四顆伺服機接上的Robot Shiel。注意兩邊黃色的導線均需要向內側。
  • 打開 Robot Shield上的電源開關
  • 伺服馬達會恢復到初始位置
  • 完成後可將伺服馬達線先拔起方便解下來機構組裝,控制板可以繼續充電狀態至完全充飽。

四、腰部馬達安裝

  • 腰部伺服馬達的安裝要注意馬達齒輪的位置

五、左、右腿部馬達尼龍柄安裝

  • 注意螺絲為由外向內鎖固
  • 如果尼龍柄太長可以使用斜口鉗修剪

六、將左、右腿以馬達螺絲鎖固到腰部伺服馬達上

  • 須注意腿的方向

七、將伺服馬達分別置入腿部機構內,並將之鎖固在機構上

  • 注意出線方向

八、左、右腳馬達尼龍柄安裝

九、左、右腳和腿部伺服馬達組裝,並以馬達螺絲鎖固。

十、安裝腿部支撐螺絲。

  • 螺絲主要目的為支撐上本體,因此只要穿入左、右腿前端圓孔即可,無須鎖緊。

十一、組裝完成的焦糖果醬機器人

組裝完成的機器人(圖片來源:阿里哥提供)

機器人內部構造(圖片來源: 阿里哥提供)

結語

機器人是一門高度整合各工程領域的科學,一隻小小的焦糖果醬機器人,玩家已經可經由組裝、操作和應用的過程中,碰觸到多個領域的知識,像是:機構組裝(機械)、電路串接(電子)、電機控制(電機)、程式開發(電腦)甚至仿生運動(仿生)等。而這些看似輕微對知識的碰觸,都可能在未來引發技術能量爆發的機緣。

因此,焦糖果醬的精簡雷切機構件搭配上LinkIt 7697 + Robot Shield就是希望提供一套能夠讓容易上手,且又同時具備進階發展潛能的平台。可以讓玩家減少分心在克服一些無關緊要的技術障礙上的時間,而能投入更多時間在感興趣的技術上精進顯得非常的重要且有價值。

(責任編輯:葉于甄)

阿里哥

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九號空間創辦人,熱愛機器人,設立九號空間希望能讓人們更容易進入機器人的世界!
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4 Comments

  1. 請問木板厚度是多少呢?有各雷切的木板規格嗎?謝謝

    Post a Reply
    • 您好,歡迎您來一起參與果醬機器人的實作課程:)
      相關資訊請您持續關注我們的粉專及官網囉,謝謝您:)

      Post a Reply
  2. 如果有果醬機器人的課程可以通知我嗎?

    Post a Reply
  3. 有開課程請通知謝謝

    Post a Reply

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