⑴ 機器人編程怎麼入門
對於機器人編程入門,首先需要理解實踐在學習過程中的重要性,尤其是對於控制技術這類強調經驗的專業領域。程序員在學習新技術時,通常會被建議通過編程實踐來加深理解。同樣,機器人編程也不例外。要想打好基礎,實踐是不可或缺的一環。對於初學者,選擇一個合適的機器人平台,並開始使用基礎的控制演算法進行實驗,同時深入研究相關的理論知識。
對於已經有控制基礎,需要快速應用知識到工作中的學習者來說,閱讀《現代控制工程》等專業書籍,並在工作實踐中逐步應用所學知識,是一個有效的方法。在此過程中,可以忽略一些具體的平台細節。
關於平台選擇和學習教程,我會在後面詳細介紹,以免分散主要內容。首先,讓我們來了解一下機器人控制。設計任何控制系統時,你需要了解輸入、輸出、控制元件和演算法。在一個簡單的機器人系統中,這些元件分別對應於:感測器(如聲吶、紅外、攝像頭、陀螺儀、加速度計、羅盤)作為輸入,電機作為執行機構,控制板(從單片機到微機)作為控制演算法實現,機器人的運動作為輸出目標(例如路徑跟蹤)。
對這四個方面有了基本了解之後,你將對機器人控制有一個初步的認識。這是入門的基礎。如果你對輸入和輸出進行測量,例如將電機從10加速到100的轉速,並將這個測量結果繪制出來,這就是一個響應曲線。要准確快速地將電機加速到100,你需要一個簡單的反饋控制器。
在學習過程中,經典演算法如PID仍然占據重要地位。不親手設計一個PID系統,很難真正理解它的優勢。我自己在大學期間學習了自動控制理論和現代控制理論,但直到設計四旋翼無人機時,我才真正理解了機器人控制。
《現代控制工程》是一本經典的專業書籍,需要在有一定理論知識基礎後深入學習。建議先從實踐開始,遇到需要時再認真學習理論。
接下來推薦一些機器人平台。基於Arino的機器人平台是最受歡迎的一種,它是一個開源社區,網路上有大量關於機器人設計和控制演算法的資源。淘寶上幾百元就能買到Arino控制板和各種感測器。同時推薦Udacity上的Robotics課程,使用Arino可以完成課程項目。
國外一些Robotics課程使用樂高Mindstorms作為實驗平台(相對較高端)。樂高提供的紅外、聲吶、陀螺儀等感測器,以及可進行閉環控制的電機,都是教學利器。倫敦帝國理工學院的Robotics課程就採用樂高作為實驗平台,Andrew Davison的課件中的所有理論都可以通過樂高來實現。
如果對以上平台感到厭倦,可以嘗試更具挑戰性的機器人飛行控制系統,如四旋翼飛機。飛行器需要六自由度的控制,因此比地面機器人更加復雜,也需要更精確的控制系統。我曾經製作過一個基於Arino MultiWii的四旋翼DIY項目。淘寶上有許多四旋翼飛行器的配件。MultiWii是一個基於Arino的開源飛控平台,代碼開源,行數不多。
如果能夠深入研究這些內容,你將具備專業的機器人編程技能。更多信息可以在機器人相關的網站上找到,希望對您有所幫助。