嗨，揮揮手吧

浩然

揮揮手，對(duì)你來說是超級(jí)簡單的事情，不用多想抬手就做了。人其實(shí)也算是一個(gè)超級(jí)復(fù)雜的“機(jī)器”，即使是揮手這樣簡單的動(dòng)作，也要經(jīng)過“大腦想→下達(dá)指令→手接到指令→肌肉骨骼合作完成揮手”這樣的程序，只是你的“大腦CPU”運(yùn)轉(zhuǎn)得太快，以至于你感覺不到這個(gè)過程所花的時(shí)間。機(jī)器人就不一樣啦，那么我們?cè)趺醋寵C(jī)器人揮手呢？

入門級(jí)四足機(jī)器人

大家有沒有注意到，自然界大部分能夠快跑的動(dòng)物，都是四條腿。軀干在中間，重心放低，不容易摔倒；四腳著地，快跑也妥妥的。

所以，初次接觸機(jī)器人的同學(xué)們，就從最基礎(chǔ)，也是最常見的四足機(jī)器人開始吧。

全身都是腿

仔細(xì)看，四足機(jī)器人的每一條腿上都有三個(gè)可以運(yùn)動(dòng)的關(guān)節(jié)，稱為舵機(jī)。哇，比我們?nèi)祟愡€多一個(gè)關(guān)節(jié)呢！和我們的手指、胳膊和腿一樣，它可以依靠關(guān)節(jié)的轉(zhuǎn)動(dòng)做出動(dòng)作。四條腿的三個(gè)關(guān)節(jié)之間互相合作，便可以行走和做各種動(dòng)作啦！

頭上的芯片就像我們的大腦一樣，里面裝滿了我們要做的事情，它通過那些紅紅的電線（就像我們的神經(jīng)一樣）傳輸?shù)酵鹊年P(guān)節(jié)上，然后關(guān)節(jié)就知道要怎么去運(yùn)動(dòng)啦！

當(dāng)然，芯片里面的內(nèi)容，都是通過電腦編好執(zhí)行動(dòng)作的程序之后輸入進(jìn)去的。（沒錯(cuò)啦，程序就是機(jī)器人能懂的指令語言哦。）

第一關(guān)節(jié)：它控制機(jī)器人每條腿左右轉(zhuǎn)動(dòng)的動(dòng)作。

第二關(guān)節(jié)：它連接第一關(guān)節(jié)和第三關(guān)節(jié)，執(zhí)行腿部的抬起和放下等動(dòng)作。

第三關(guān)節(jié)：它就像我們的腳一樣，負(fù)責(zé)做出行走等動(dòng)作。

像小貓一樣走路

你觀察過小貓是怎么走路的嗎？觀察它走每一步時(shí)，腿部關(guān)節(jié)改變的角度，然后把小貓想象成四足機(jī)器人，把它的腿部關(guān)節(jié)想象成舵機(jī)。小貓走路的動(dòng)作被分解成一個(gè)個(gè)慢動(dòng)作，然后讓四足機(jī)器人模仿小貓走路的動(dòng)作，一個(gè)一個(gè)地完成，最終完成一整套動(dòng)作。這就是機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)原理的關(guān)鍵——仿生。

對(duì)于機(jī)器人來說，做任何一個(gè)動(dòng)作，都要分解開來，每一步給出一個(gè)指令，他才能夠完成。比如揮手，我們就需要分解為“抬手—向左搖手—向右搖手—向左搖手—向右搖手—手回到中間位置—放下手”。

開動(dòng)！組裝機(jī)器人

準(zhǔn)備材料：

組裝出一個(gè)四足機(jī)器人的框架，這對(duì)愛動(dòng)手的同學(xué)們來說并不是難事，這和大家用拼裝積木、樂高、雪花插片這些材料做出模型差不多。

但是要讓機(jī)器人動(dòng)起來，要求會(huì)更高一些。

尤其要注意的是關(guān)節(jié)，因?yàn)殛P(guān)節(jié)才是動(dòng)起來的重點(diǎn)。我們需要經(jīng)過調(diào)試，找到每個(gè)位置最合適的螺釘長度——螺釘太短，會(huì)讓機(jī)器人腿部結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定，站不穩(wěn)；相反，螺釘太長的話，又會(huì)阻礙機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)，動(dòng)不了。

四條腿分別安裝好之后，我們就把它們和軀干（亞克力板）連起來。然后把負(fù)責(zé)運(yùn)動(dòng)的舵機(jī)上的紅線連接到芯片對(duì)應(yīng)的位置，這樣就完成了四足機(jī)器人的組裝啦！

我讓你來揮揮手

用電腦設(shè)計(jì)動(dòng)作，并沒有大家想象的那么難。因?yàn)槌绦騿T叔叔們?cè)缇蜑槲覀冮_發(fā)了這方面的軟件，只要學(xué)會(huì)使用軟件（和大家玩游戲的界面沒有本質(zhì)區(qū)別），加上耐心調(diào)試，你也可以成功！

首先我們把機(jī)器人的芯片和電腦連接起來，然后通過一個(gè)軟件進(jìn)行機(jī)器人的動(dòng)作設(shè)定。軟件的界面是右頁上方圖片這個(gè)樣子的。

我們四足機(jī)器人站立的動(dòng)作稱為原始動(dòng)作，即點(diǎn)擊左上角“舵機(jī)回中”時(shí)，機(jī)器人會(huì)完成的動(dòng)作。

然后我們來學(xué)習(xí)如何設(shè)定機(jī)器人的每一個(gè)動(dòng)作吧。首先我們看到中間的白色模塊中有四個(gè)部分，每一個(gè)部分的三個(gè)橙色框，分別對(duì)應(yīng)四足機(jī)器人四條腿的三個(gè)舵機(jī)（關(guān)節(jié)），橙色框頂部的數(shù)字與芯片上插口數(shù)字相對(duì)應(yīng)。

我們可以看到，每個(gè)橙色框中間有一個(gè)可以拖動(dòng)的小方塊，將小方塊向左邊拖動(dòng)，你會(huì)發(fā)現(xiàn)對(duì)應(yīng)的那個(gè)關(guān)節(jié)就能移動(dòng)了。對(duì)于第一關(guān)節(jié)而言，向左拖動(dòng)小方塊，它就會(huì)向左轉(zhuǎn)動(dòng)，拖動(dòng)的幅度越大，轉(zhuǎn)動(dòng)的角度也就越大。相應(yīng)的，向右拖動(dòng)小方塊，它就會(huì)向右轉(zhuǎn)動(dòng)。

對(duì)于第二關(guān)節(jié)而言，向左拖動(dòng)小方塊，整條腿就會(huì)向上轉(zhuǎn)動(dòng)。同樣，拖動(dòng)的幅度越大，轉(zhuǎn)動(dòng)的角度也就越大。相應(yīng)地，向右拖動(dòng)小方塊，整條腿就會(huì)向下或向里轉(zhuǎn)動(dòng)。

對(duì)于第三關(guān)節(jié)，向左拖動(dòng)小方塊，底部的方塊就會(huì)抬起，拖動(dòng)的幅度越大，抬起的角度也就越大。向右拖動(dòng)小方塊，底部的方塊就會(huì)放下。

通過操作小方塊調(diào)整每個(gè)關(guān)節(jié)的角度，你就設(shè)定好一個(gè)動(dòng)作了，然后點(diǎn)擊“添加動(dòng)作”，這個(gè)動(dòng)作就被暫時(shí)記錄到下方的程序框里。

然后，通過我們的仿生原理，再推斷在下一個(gè)動(dòng)作中，每條腿每個(gè)關(guān)節(jié)怎么運(yùn)動(dòng)、需要轉(zhuǎn)動(dòng)多大的角度。調(diào)整小方塊的位置，得到新的動(dòng)作，然后“添加動(dòng)作”。

如果動(dòng)作過程中需要機(jī)器回到原始動(dòng)作，便點(diǎn)擊“舵機(jī)回中”，然后點(diǎn)擊“保存動(dòng)作”，回中的動(dòng)作便添加進(jìn)了動(dòng)作排序中。

當(dāng)你添加完成一整套動(dòng)作后，點(diǎn)擊“保存動(dòng)作組”，便得到了一個(gè)完整的動(dòng)作組，并可以將其命名為該動(dòng)作的名字。

當(dāng)你想讓機(jī)器人做出這一組動(dòng)作的時(shí)候，點(diǎn)擊“打開動(dòng)作組”，選擇之前保存好的動(dòng)作。按照說明書的要求將界面右上角的參數(shù)都調(diào)整好后，點(diǎn)擊“動(dòng)作組運(yùn)行”，機(jī)器人就能完成剛才那一套動(dòng)作了！在芯片上連接一個(gè)無線模塊，你就可以脫離電腦，依靠手柄來完成操作，那就更炫酷了。

但是呢，理想是豐滿的，現(xiàn)實(shí)是骨感的。很有可能你興沖沖地設(shè)計(jì)完一套動(dòng)作，機(jī)器人卻根本無法完成，這是因?yàn)槲覀兒雎粤藙?dòng)作的連貫性。你可以試著分解慢動(dòng)作，也可以去觀察小貓小狗的動(dòng)作，總之需要保持足夠的耐心，不斷返回，不斷調(diào)試小方塊的位置，調(diào)整舵機(jī)的角度，就可以實(shí)現(xiàn)行走、旋轉(zhuǎn)、招手、蹲起這些動(dòng)作啦。