舊手機(jī)扔了太可惜？做個(gè)萌萌噠的機(jī)器人吧

ID:98924 · 發(fā)表于 2015-12-9 05:40

先給51黑電子論壇的朋友來(lái)個(gè)視頻吧：

編者注：本項(xiàng)目名叫“網(wǎng)靈機(jī)器人”，來(lái)自資深創(chuàng)客高華，創(chuàng)客項(xiàng)目的詳細(xì)情況發(fā)表在網(wǎng)靈極客論壇。2012年高華開(kāi)始接觸Arduino和智能硬件，之后也經(jīng)歷過(guò)硬件創(chuàng)業(yè)，雖然沒(méi)有成功，但動(dòng)手和分享的樂(lè)趣并沒(méi)改變。本項(xiàng)目的所有電路結(jié)構(gòu)和源代碼都已經(jīng)開(kāi)源。硬創(chuàng)邦已經(jīng)取得了本文章的相關(guān)授權(quán)，并對(duì)原文進(jìn)行了少量編輯，著作權(quán)歸原作者所有，商業(yè)轉(zhuǎn)載請(qǐng)聯(lián)系作者獲得授權(quán)，非商業(yè)轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明出處。
網(wǎng)靈機(jī)器人是一個(gè)特殊的機(jī)器人，Ta跟常見(jiàn)的wifi-robot不同。常見(jiàn)的wifi-robot大多采用Openwrt路由器板子和USB攝像頭，而網(wǎng)靈機(jī)器人采用閑置的安卓舊手機(jī)作為機(jī)器人的大腦。

重新利用廢舊手機(jī)不僅是廢物利用的環(huán)保理念，而且還能通過(guò)充分利用安卓手機(jī)的強(qiáng)大計(jì)算能力和硬件資源，讓網(wǎng)靈機(jī)器人的功能更加強(qiáng)大、更有亮點(diǎn)：

無(wú)需外接USB攝像頭，直接利用安卓手機(jī)的高清攝像頭，并通過(guò)手機(jī)強(qiáng)勁的GPU進(jìn)行視頻H.264壓縮編碼，以便網(wǎng)絡(luò)傳輸。
利用安卓手機(jī)的聯(lián)網(wǎng)能力，WiFi、3G、4G都可以聯(lián)網(wǎng)。并且集成了網(wǎng)靈的P2P云連接功能，從世界任何地方都可以連接機(jī)器人。
利用手機(jī)計(jì)算能力，實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音識(shí)別，用自然語(yǔ)音控制機(jī)器人動(dòng)作。
利用手機(jī)計(jì)算能力，基于OpenCV軟件庫(kù)，實(shí)現(xiàn)手勢(shì)分析和人臉追蹤。

除了作為大腦的安卓手機(jī)外，網(wǎng)靈機(jī)器人還采用了Arduino單片機(jī)，用于控制電機(jī)舵機(jī)和連接傳感器模塊。

作為大腦的安卓手機(jī)與Arduino是通過(guò)藍(lán)牙串口（例如市面上常見(jiàn)的HC-06）進(jìn)行通信的，其通信協(xié)議很簡(jiǎn)單，基于字符串格式。Arduino向安卓手機(jī)周期性發(fā)送傳感器讀數(shù)，安卓手機(jī)向Arduino發(fā)送控制命令。
網(wǎng)靈機(jī)器人的顯著特點(diǎn)是：可以用手機(jī)控制端和電腦控制端從異地遠(yuǎn)程遙控機(jī)器人，并實(shí)時(shí)觀看攝像頭圖像。這個(gè)功能的實(shí)現(xiàn)基于網(wǎng)靈的P2P云連接平臺(tái)——只要機(jī)器人接入網(wǎng)絡(luò)，就可以從世界上的任何角落連接到機(jī)器人，無(wú)需設(shè)置路由器端口，無(wú)需做動(dòng)態(tài)域名映射，完全自動(dòng)穿透NAT內(nèi)網(wǎng)。
網(wǎng)靈機(jī)器人的控制端軟件就是網(wǎng)靈云控制，其UI界面是這樣的：

終上所述，網(wǎng)靈機(jī)器人的總體框架原理圖是這樣的：

原材料和組件

方形卡通寵物外觀的紙巾盒1個(gè)（這是萌的關(guān)鍵，某寶上有賣）
萬(wàn)能手機(jī)夾1個(gè)（某寶上有賣）
網(wǎng)靈機(jī)器人3D打印件1套
Arduino控制板+藍(lán)牙小板1塊
L298N電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊1塊
標(biāo)準(zhǔn)舵機(jī)1個(gè)
電池電壓傳感器模塊1個(gè)
可充電鋰電池1塊
65mm輪子+電機(jī)(轉(zhuǎn)速不要太快，大概為50轉(zhuǎn)每分鐘)2套
一寸萬(wàn)向輪1個(gè)
開(kāi)關(guān)1個(gè)
M3x30mm長(zhǎng)螺絲4根，M3x25mm螺絲若干，M3x8mm螺絲若干，自攻螺絲若干，銅柱長(zhǎng)螺絲2根，M3螺母若干
杜邦線若干，導(dǎo)電線若干

工具

電烙鐵，電鉆，502膠，電膠布，鉗子，改錐，小刀

相關(guān)的代碼和程序點(diǎn)擊下面的鏈接下載（也可點(diǎn)擊這里查看原發(fā)布頁(yè)面）：

網(wǎng)靈云控制客戶端

安卓大腦的APK安裝包

安卓大腦的源程序

Arduino源程序

3D打印STL文件

3D打印設(shè)計(jì)源文件

組裝過(guò)程
首先，將紙巾盒的上下兩部分揭開(kāi)，分為上面的盒子和下面的底蓋，先用盒子。將3D打印手機(jī)夾左支架和手機(jī)夾右支架用自攻螺絲固定到盒子上，如下圖，注意左右支架都要固定到盒子的最邊緣，否則后面步驟將沒(méi)有足夠的寬度放置手機(jī)夾。

準(zhǔn)備好標(biāo)準(zhǔn)舵機(jī)，尺寸40.7*19.7*42.9mm；用2個(gè)自攻螺絲把舵機(jī)固定到手機(jī)夾左支架上面，如下圖：

下面開(kāi)始弄萬(wàn)能手機(jī)夾，先把里面的一層透明塑料板拆下來(lái)，透明塑料板后面要用到，別扔了。把一側(cè)的2片可活動(dòng)塑料片調(diào)整一下位置，下方的一片將會(huì)固定到手機(jī)夾右支架上。將3D打印手機(jī)夾聯(lián)軸器插到手機(jī)夾的凹槽處，如下圖所示：

準(zhǔn)備將手機(jī)夾安放到左右2個(gè)支架上去。一邊是：一字?jǐn)[臂插到舵機(jī)的轉(zhuǎn)軸上。另一邊是：用2個(gè)自攻螺絲將手機(jī)夾右支架和手機(jī)夾的下方可活動(dòng)塑料片緊緊固定。

到此，盒子部分就準(zhǔn)備好了。下面開(kāi)始弄底蓋部分。
用M3x25mm的長(zhǎng)螺絲將2個(gè)3D打印件底盤(pán)車輪支架固定到底蓋，然后把3D打印件底盤(pán)萬(wàn)向輪支架也固定到底蓋。用電鉆在底蓋上鉆2個(gè)孔：一個(gè)直徑20mm，用于裝開(kāi)關(guān)；另一個(gè)直徑9mm，用于裝充電接口。

然后用M3x30mm的長(zhǎng)螺絲把2個(gè)車輪（帶電機(jī)）安裝到底盤(pán)車輪支架上，兩對(duì)電機(jī)線4根從底蓋穿孔引到里面去；用M3x8mm的螺絲把萬(wàn)向輪安裝到底盤(pán)萬(wàn)向輪支架上。

在里面用螺絲固定3D打印件電池固定盒，然后安裝L298N電機(jī)驅(qū)動(dòng)板，如下圖所示：

把2個(gè)長(zhǎng)的M3銅柱螺絲裝上去，然后把之前拆下來(lái)的手機(jī)夾透明塑料板安裝到銅柱螺絲上，用2個(gè)螺母固定。透明塑料板上的螺絲孔可以用電路鐵或電鉆弄出來(lái)。把“Arduino+藍(lán)牙”控制板用螺絲固定到透明塑料板上，把鋰電池安裝到電池固定盒中：

把電池電壓檢測(cè)模塊小板也安裝上去：

把鋰電池的DC母頭線安裝到底蓋的充電孔中，用502膠固定；把20mm直徑的開(kāi)關(guān)安裝到底蓋的開(kāi)關(guān)孔中。

到此，底蓋部分要裝的也裝好了。（當(dāng)然，后續(xù)如果你要往Arduino控制板上連接傳感器模塊的話，隨時(shí)可以揭開(kāi)盒子連接線路�。�(zhǔn)備把紙巾盒上下兩部分蓋上：

OK，物理結(jié)構(gòu)就組裝完畢了，大功告成！�。�

最后還可以在左右兩邊再裝上2個(gè)舵機(jī)，固定2個(gè)小手臂，機(jī)器人看起來(lái)會(huì)更萌。而如果多做幾個(gè)看起來(lái)簡(jiǎn)直會(huì)萌翻天！

電路模塊連接當(dāng)你把網(wǎng)靈機(jī)器人的物理結(jié)構(gòu)組裝好后，那電路連接就很容易了。準(zhǔn)備一些3Pin杜邦線和導(dǎo)電線，按照下面的電路圖連接相應(yīng)的電路模塊：

可以看出，Arduino控制板的供電是由L298N電機(jī)控制板的5V輸出的。
電壓檢測(cè)模塊連接到Arduino的模擬口A5；頭部舵機(jī)連接到Arduino的數(shù)字口D9；你后續(xù)也可以擴(kuò)展連接更多的傳感器，比如：氣體傳感器MQ2連接到模擬口A4，溫濕度傳感器連接到數(shù)字口D8，這些都是在Arduino的程序代碼中預(yù)定義好的，需要跟代碼對(duì)應(yīng)：

#include<Servo.h>
#include<dht.h>
//模擬IO口和數(shù)字IO口的定義
#define PIN_UNDEFINED 255
#define PIN_A_VOLTAGE 5 //電池電壓傳感器
#define PIN_A_MQX 4 //氣體傳感器，MQ2，MQ135
#define PIN_D_SERVO_V 9
#define PIN_D_SERVO_H PIN_UNDEFINED
#define PIN_D_SERVO_L 5 //PIN_UNDEFINED
#define PIN_D_SERVO_R 6 //PIN_UNDEFINED
#define PIN_D_DHT 8//PIN_UNDEFINED //DHT11溫濕度傳感器
#define PIN_D_RELAY PIN_UNDEFINED //一路繼電器
#define PIN_D_RED PIN_UNDEFINED //紅外人體感應(yīng)傳感器
#define PIN_D_LEDA PIN_UNDEFINED //LED指示燈A
#define PIN_D_LEDB PIN_UNDEFINED //LED指示燈B
//PT2272 Recv，D0->D3用模擬IO口實(shí)現(xiàn)，因?yàn)锳rduino UNO的數(shù)字IO口不夠用
#define PIN_D_2272VT 4
#define PIN_A_2272D0 0
#define PIN_A_2272D1 1
#define PIN_A_2272D2 2
#define PIN_A_2272D3 3
//315M、433M RF Send，控制智能開(kāi)關(guān)、智能插座、電動(dòng)窗簾
#define PIN_D_315SEND 7//PIN_UNDEFINED
#define PIN_D_433SEND PIN_UNDEFINED
//左中右三個(gè)方向的壁障傳感器pin定義
#define PIN_D_BIZ_C PIN_UNDEFINED
#define PIN_D_BIZ_L PIN_UNDEFINED
#define PIN_D_BIZ_R PIN_UNDEFINED
//L298N電機(jī)驅(qū)動(dòng)板的控制pin
//舵機(jī)用了9號(hào)PWM，L298N用10，11號(hào)PWM的話，會(huì)導(dǎo)致10號(hào)PWM失效�。�！
//motor A
#define dir1PinA 2
#define dir2PinA 10
#define speedPinA 3
//motor B
#define dir1PinB 12
#define dir2PinB 13
#define speedPinB 11