关于【机器人结构与设计】，今天乾乾小编给您分享一下，如果对您有所帮助别忘了关注本站哦。
我们是这样设计机器人的
——教学用机器人产品一次里程碑式的探索
（作者：邓言午）
陪女儿一起看动画电影《超能陆战队》。本以为只是陪孩子玩玩，没想到自己也被电影里的奇思妙想所吸引。故事主角小宏发明了一种机器人，这种机器人以单个的微型磁力机器人（Magnetic Micro-Robot）为基本单元，可以在人脑思维的控制和操纵下进行任意组合而形成千变万化的各类应用型机器人：
这种微型磁力机器人可以视同为一个个零件在程序的控制下任意组合成具有特定结构、特定功能并能完成指定任务的机器人，这种设计理念正好和我多年前主导研发、设计和生产过的一个教育机器人产品“X-Robot”的理念不谋而合。
X-Robot是一个庞大的教育机器人体系，虽然它没有Magnetic Micro-Robot那样具备思维控制、磁性组合等功能，但在设计之初我们即制定了几个总的设计要点：
1、机器人必须是可组装的，即由无数个零件（Part）组合成无数个部件（Assembly），再组合成无数种现实生活中的机器人模型作为教学用装置（Set），从而体现出教学用机器人的特点。
2、产品最终以课程（Course）的形式体现出来并用于教学，且必须满足如下条件：不同形式（课内、课外、辅助教学、兴趣活动等）、不同对象（学前、小学、中学、大学、发烧友等级别）、不同环境（课堂、实验室、培训机构、家庭等）、不同目标（教学、比赛、兴趣爱好等）；在这些条件的不同组合下，可开发的课程数量是非常庞大的；
3、既然是课程，产品体系中还包括针对不同课程的标准、大纲、教案、教材、教具、课件等系统；
4、产品所涉及的教学知识领域包括但不限定于以下方面：结构、机械、电气、能源、动力、电子、计算机、算法和编程、自动控制、人工智能等等，而且按照不同教学对象和课程形式进行难易度及教学重点的分级。
某一单个课程产品的系统结构如下图所示：
Magnetic Micro-Robot只有唯一的零件进行千变万化的任意组合，而X-Robot的零件则有成千上万个，而且数量随着研发的速度还在不断的增加。所有这些零件的起源和设计思路的逻辑起点是取材于丹麦的乐高（LEGO）插接玩具的最基本的不可再拆解的基本结构零件——1点砖块（1×1 Brick）：
X-Robot在这种砖块的基础上创新开发了上千种新的结构零件和机械零件，而且革命性的（获得多项实用新型专利）赋予了其电子化、智能化和模块化的功能。部分结构零件和机械零件如下：
再给结构件或机械件加上金属导电簧片，则变成了可任意连接的可导电的导线；此外再加上各种类型的开关、电池盒、外接电源、电源适配器接口、电机、气泵、活塞等，则形成了模块化的电子器件和动力器件，从而使X-Robot的零部件实现了电气化：
再给电子件、电气件加上各种规格型号的电阻、电容、二极管、三极管、晶闸管、晶振等电子元器件，以及光、热、声、磁、电、触等不同的传感器，则产生了各种可任意连接组合的、模块化的电子元件和传感器，从而使X-Robot的零部件实现了电子化：
再给各电子件加上各种规格型号的芯片、集成电路板、红外、蓝牙、继电器、数码管等芯片，则生成了各种可任意连接组合的、模块化芯片模块，从而使X-Robot的零部件实现了智能化：
然后，最核心的一部分，机器人、或任何自动化装置、或任何人工智能系统最核心的部分——控制系统，实则是个单片机系统，具有CPU、RAM、ROM、底层操作系统、输入输出接口、以及有线和无线通信模块，同时必须具备应用程序下载功能，封装在一个可插接模块中，即构成一个控制器。当时第一代控制器CPU用的的C85系列芯片，不久后的第二代就直接上了ARM7芯片，其主要性能参数如下：
32位微处理器，工作频率为64MHz，2通道UART，内置16Byte FIFO，同时兼容Irda1.0规范；LCD控制器（可直接控制DSTN/STN各种灰度/256彩色 LCD 屏，最大支持分辨率为(1600*1600)；LINUX操作系统平台，通用性强，用户可以根据自己需要进行修改程序，同时用户可以根据自己的需求，编辑LINUX下的C文件，使用一定的方法，生成镜像文件，通过USB方式或无线射频方式，从PC机下载到控制器中。
有了控制系统，还必须有上位机的编程软件。我们针对不同年龄段的学生分别开发了C语言编程软件和图形化语言编程软件。各种机器人所用到的控制程序可以使用这些编程软件在PC机上按教学要求编写程序然后下载到控制器中执行。另外上位机程序还具备控件编程、用户分级、程序仿真、在线更新等功能：
至此，学生可以自己按课程要求自己动手组装各种教学机器人了，其组合无穷无尽，例如：
在此基础上，我们为中小学开发了若干课程，特别是配合我国高中课程改革工作为《设计与技术》、《电子控制技术》、《简易机器人制作》等课程系统的开发了实验室配套课程，包括教材、教案、教具和课件等：
开发的各种教材
广州仲元中学通用技术实验室
苏州健雄职业技术学院机器人实验室
南京市第二十七中学通用技术实验室
基于其四大设计思路，X-Robot教育机器人能够真正实现“教、学、做、用、玩”机器人的五大功能。动手制作一个机器人的主要步骤如下：
1、设计并制作被控制部分，包括构架、机器、动力、传动等方面；
2、设计传感系统，包括各类传感器的选择和配置；
3、设计并制作控制系统（开放的控制器），先设计电路原理，再利用我们已开发的电子积木搭建电路板，从而实现设计和制作开放式的控制器；
4、设计控制程序，通过电脑编程、烧写芯片（模块化封装的芯片）；
5、机器人整合测试、调试、修改以及最终功能实现。
6、机器人应用设计：把控制系统封装在封闭的盒子里，接上各种外辅设备，通过编程软件进行程序设计，从应用角度组装各种机器人，从而达到学习对机器人的使用创意。
本文关键词：机器人结构设计图，机器人结构设计工程师，机器人结构设计论文，机器人结构与设计实验报告，机器人结构与设计实训报告。这就是关于《机器人结构与设计，我们是这样设计机器人的》的所有内容，希望对您能有所帮助！