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不會寫代碼,照樣玩轉(zhuǎn)KittenBot智能機器人

試用報告 ·2017-08-22 03:15:21

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智能機器人作為當今社會的先進產(chǎn)物越來越多的受到關(guān)注,一些小眾的高端玩家可以通過高深莫測的代碼編寫,模塊的組合搭建,隨心所欲操控機器人實現(xiàn)下達的一系列動作指令。對于這類的智能機器人深受廣大玩家喜歡和熱愛。然而,作為不會寫編程,看不懂代碼的你,是不是只能頓足捶胸,望而興嘆呀!為了解決這部分人群的迫切需求,小喵科技公司推出了Kittenbot基礎(chǔ)機器人套件,專為STEM教育設(shè)計而生??芍^是解決了上述的棘手問題點。讓不會寫代碼的你也可以輕松玩轉(zhuǎn)智能機器人的世界。128.jpg

KittenBot基礎(chǔ)機器人是面向大眾喜歡機器人創(chuàng)作的初學者使用,它結(jié)合了機械、電子、軟件一體化的學習套件,在玩的過程中可以學到更多的編程知識,發(fā)揮出自己獨有的思維想法,鍛煉個人的動手能力,用最新的KittenBlock軟件,實現(xiàn)最潮的編程體驗。操控機器人變得不再陌生難懂,而是近在咫尺,志在必得。01.gif

開箱部分

由小喵科技開發(fā)的kittenBot機器人套件黑色紙盒包裝,正面印有該款產(chǎn)品的卡通形象代言人小喵躍然眼前,撲朔迷離的小眼神似乎期待著跟你近距離親密溝通交流。底下的英文:Code it ,Wire it ,Create it。(代碼,連接,創(chuàng)建)。則是表明了這款產(chǎn)品帶給用戶更多的是學習,動手,創(chuàng)作的樂趣。

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側(cè)面印滿了KittenBot這個品牌字母組合,Kitten除了單純的小喵含義外,還延伸了它的另一面更深層次的意義:KittenBot將引領(lǐng)你走進智能機器人的未知世界。

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細節(jié)地方需要指出的是紙盒下方采用內(nèi)外錯層設(shè)計,用戶在打開這個包裝紙盒非常的順手,不像其它產(chǎn)品的包裝盒設(shè)計的太嚴實緊密,需要用指甲扣才可以打開,省去了一些不必要的麻煩。

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打開包裝盒一眼就看到智能界平臺的小卡片,老司機們都很熟悉的一個網(wǎng)站平臺。在此,非常感謝智能界平臺的厚愛,送給我這樣一款好玩有趣的智能機器人,對于喜歡DIY數(shù)碼產(chǎn)品的我尤為開心。在隨機包裝盒內(nèi)除了有用戶使用手冊外,還有一張印有這款產(chǎn)品的官方QQ溝通交流群,KittenBlock軟件,KittenBot 手機APP,平臺論壇鏈接地址等等信息非常的詳細。

用戶指導使用手冊畫風十分形象生動,繁體中文和英文介紹。零件介紹,接口連線,裝配步驟稍微看了一下比較簡單易懂。129.gif

內(nèi)容物分為上下兩層,厚實的黑色海綿塊保護著里面的所有配件。上層零件有:鋁鎂合金底盤座,2個直流電機,6枚5號背靠背電池盒,2個橡膠輪,2個腳輪,2個步進電機以及用于固定的螺絲數(shù)枚。

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作為KittenBot智能機器人的金屬構(gòu)架件:鋁鎂合金底盤非常的結(jié)實,表面磨砂噴涂工藝,邊緣圓滑不割手,測量厚度有2mm左右。密密麻麻的許多小洞用于固定各類電機,主控板,擴展板,接入各種傳感器模塊等等。

23.jpg24.jpg25.jpg直流電機為普通的有刷電機,內(nèi)部采用多組齒輪設(shè)計,工作中可以達到高轉(zhuǎn)速,高扭矩特點。

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直流5V步進電機使用真空袋獨立包裝。對一些要求比較精確位置,速度精準的場合下使用。型號:28BYU-48220.jpg

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一組可拆分的橡膠輪,胎面粗大胎紋明顯,內(nèi)外輪通過微小的齒紋咬合。橡膠材質(zhì)抓地力強,摩擦系數(shù)高不易打滑。作為一款可行走的機器人輪胎質(zhì)量好壞很關(guān)鍵。老司機開車上路都比較注重這一點。

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KittenBot智能機器人的驅(qū)動電源使用的是6節(jié)5號背靠背電池盒,官方要求的KittenBot智能機器人供電需要在5V~12V之間。

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搭配這款KittenBot智能機器人的前后輔助輪的是下面這個金屬腳輪。

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下層零件多數(shù)是一些配套的傳感器單元,以及一些線材,工具。對于靜電敏感的傳感器元件還特別貼附黃色標簽提醒說明。靜電看不見摸不著但是卻無處不在,在使用過程中盡量不要帶電插拔這類敏感的器件。

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KittenBot產(chǎn)品內(nèi)還附贈一把用于裝配的螺絲刀工具,一小段白色束線管,一根用于固定電池盒的紅色魔術(shù)扣,20PIN杜邦線,一根用于Kittenbot連接電腦通訊使用的Miro-usb數(shù)據(jù)線。

拆開包裝后的各類傳感器單元如下所示:下面將一一詳細介紹它們的功能。

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KittenBot WiFi模塊:是基于ESP8266芯片開發(fā)的wifi 模塊,經(jīng)過小喵科技KittenBot團隊深度定制,固件完全自主研發(fā),搭載了圖形化編程平臺KittenBlock使用。另外,KittenBot WiFi可以實現(xiàn)OTA /無線下載功能,配合KittenBlock軟件實現(xiàn)在線編程。連上手機APP可以無線遙控KittenBot旗下所有機器人。通過模塊上的一個小開關(guān)可以實現(xiàn)不同的功能切換。比如在特殊模式下可以實現(xiàn)WiFi模塊的固件升級以及跟手機App進行無線配對聯(lián)網(wǎng),在一般模式下可以正常的實現(xiàn)電腦端/手機端和Kittenbot進行無線通訊。

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藍色CK-002按鍵模塊:通過接入到主控板可自定義為你想要的功能按鍵作用。比如開啟確認命令。35.gif

紅色CK-002按鍵模塊:通過接入到主控板可自定義為你想要的功能按鍵作用。比如中斷確認命令。37.gif

黑色BUZZER模塊:壓電蜂鳴器發(fā)聲器件,通過接入到主控板可自定義為你想要的功能,比如報警訊響提醒。

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8顆全彩RGB環(huán)狀LED燈模塊:通過接入到主控板可自定義為你想要的指示功能,比如用于照明燈,氛圍燈。起到一定的色彩點綴烘托效果。38.gif

Sensor Adapter模塊:用于連接傳感器和主控板的連接轉(zhuǎn)換板。

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HC-SR04模塊:超聲波發(fā)生器,正面左右兩個碩大的傳感器。簡單的理解就是它對前面的物體有一定的識別判斷能力,就像是機器人的一雙大大的眼睛。40.jpg

背面主要有單片機芯片STC11,四路運算放大器LM324,雙向串口收發(fā)器MAX3232組成。

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模塊的工作原理:主控板先向Trig控制端輸入至少10us的觸發(fā)信號,該模塊內(nèi)部將發(fā)出 8個40kHz 周期電平并檢測回波。一旦檢測到有回波信號則Echo接收端輸出高電平回響信號。回響信號的脈沖寬度與所測的距離成正比。由此通過發(fā)射信號到收到的回響信號時間間隔可以計算得到距離。公式: 距離=高電平時間*聲速(340M/S)/2。這個距離就是超聲波離它眼前的物體的距離數(shù)值。41-1.jpg41-2.jpg

下面是這個HC-SR04超聲波傳感器的基本電氣參數(shù)。判斷識別距離非常遠,從2厘米到4米范圍內(nèi)均可以工作。需要特別指出其中的一項測量角度15°的范圍值。在理想的狀態(tài)下,超聲波傳感器對前端物體垂直反射面?zhèn)蓽y最精準,一旦反射面傾斜角超過左右15°效果就比較差了些。

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超迷你SG90 9g伺服電機:由微型馬達加上五組減速齒輪構(gòu)造。內(nèi)部使用了一顆KC8801芯片控制,用于DC to DC PWM輸出控制微型馬達運行。

Kittenbot基礎(chǔ)機器人套件內(nèi)含一個機主控板RosBot Baseboard,黑色PCB線路板,功能接口眾多,貼片零件排列整齊有序。

RosBot主控板集成了MEGA328P-AU芯片,高性能、低功耗AVR 8位微控制器,采用先進的RISC體系結(jié)構(gòu),高耐力非易失性內(nèi)存段以及強大的編譯性能。USB轉(zhuǎn)串口芯片CH340G, 在串口方式下,CH340G 提供常用的Modem聯(lián)絡信號,用于為計算機擴展異步串口,或者將普通的串口設(shè)備直接升級到USB 總線。

2顆DRV8833驅(qū)動器,內(nèi)部采用的是H橋N溝道功率管組成,可以同時輸出4路驅(qū)動外部電機,最多驅(qū)動4個直流刷式電機或2個雙極步進電機。每個H橋均可以獨立進行PWM調(diào)節(jié)。TPS54331是一顆常見的電源管理轉(zhuǎn)換器,將外部的電源輸入通過DC TO DC調(diào)整至5V輸出范圍。

左側(cè)板功能接口:用于通訊連接切換的短接PIN,Mirco-usb通訊接口,Reset復位鍵,3.5寸圓頭電源輸入口。

H橋四路驅(qū)動輸出(馬達連接器M1和M2)可以連接4個直流電機或者2個步進電機。

連接四個直流電機的時候,可以紅線接A+或者B+,黑線接A-或者B-。咦,不是原包裝只有2個直流電機嗎?怎么多出來2個呢?說來話長,后面接著說明。

由于馬達連接器(針座)沒有防呆設(shè)計,在接入步進電機的時候需要注意一下。紅色線材需要對應插在Vin那一端。

右側(cè)板接口較多,有WiFi接口,ISP編程口,EXT擴展口,I2C擴充口,以及D7.D8.D12.D13短接PIN座。在實際工作中,插入PIN帽可以驅(qū)動M2那組電機輸出,沒接入M2那組電機可插也可不插這些短路PIN。那為啥不直接跳線解決呢?這里有個大大的疑問。。。不知道這樣的Layout設(shè)計有啥特別之處?

紅黑黃相間的EXT擴充口可以同時接入10組外設(shè)單元。可以兼容常見的舵機模組,16032液晶模組,超聲波模組,光電模塊,溫濕度模塊等等。

通過主控板上的10PIN連接器可以完美搭載樹莓派和Intel UP單板,搖身一變成為一個超迷你的微型PC功能哦!這是一些發(fā)燒友,極客人群為之著迷的功能拓展。


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零配件介紹到此結(jié)束,附上一張全家福。

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裝配步驟

通過上述的零配件介紹和講解,相信大伙有了一定的認知和熟悉了。如何將這些不起眼的零配件組裝成一個機器人成品,除了你有把螺絲刀工具外還需要你細致的觀察分析。在裝配過程中不斷累積經(jīng)驗,對以后DIY成長道路上有一定的幫助和進步。

1.先進行直流電機驅(qū)動部件安裝,通過直流電機的定位柱安放好電機,鎖緊兩顆M3*30螺絲固定好。由于固定螺絲是一邊鎖付,造成電機不是很完美貼合底盤上,稍微有點間隙。

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2.安裝橡膠輪在電機驅(qū)動軸上。由于驅(qū)動軸較短,橡膠輪不能按壓太靠里面,要適當調(diào)整好距離,否則容易與電機固定螺絲相碰摩擦。

3.安裝金屬腳輪到底盤上,安裝好后觀察腳輪和橡膠輪幾乎在一個平面上,保證機器人在行走過程中順暢平穩(wěn)。

4.裝配Rosbot主控板到金屬底盤上。突然發(fā)現(xiàn)配件里的四顆黃銅螺柱居然有兩顆內(nèi)壁無紋路,無法固定Rosbot啊!咋辦?裝配過程中遇到的突發(fā)事件始料未及。無奈之下找到四顆六角螺絲先代替一下。勉強進行了主控板安裝步驟。

5.舵機馬達裝配比較揪心。空間太小,螺母太小。加上官方贈送的螺絲刀刀頭一點磁性都沒有,安裝過程比較吃力。

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6.將白色塑料伺服電機連接器鎖付在超聲波轉(zhuǎn)換板上,看好板上引腳標識插入超聲波感應器就好了。對準舵機件位置插上超聲波模組鎖緊固定螺絲。

7.安裝好6顆5號電池,使用魔術(shù)扣將電池盒固定在底盤內(nèi)部中。通電試下主控板是否正常亮燈。

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8.連接伺服電機連線到主控板上方相應的接口。線序位置要一一對號入座,不懂看用戶指導說明書。

9.取出3根杜邦線將超聲波模組連入主控板相應的接口位置。

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10.連接左右直流電機連線到主控板M1端口上的A+A-B+B-。確認所有的線材插入正常后繞上束線管。


裝配好的KittenBot機器人神氣活現(xiàn)的出現(xiàn)在你的眼前,一雙貌合神離的大眼睛似乎想要看清眼前的一切事物。

軟件安裝

裝配好了KittenBot機器人是不是可以開始動起來吧!不用急。先做下必要的準備動作。比如KittenBot WiFi模塊固件的升級。拿到手上的是V1.41版本,存在不少缺陷,信號接收不靈敏問題需要升級到V2.0版本才可以正常使用。怎么升級呢?先到官方下載這款KittenBot CH340串口驅(qū)動,不然WiFi板連入電腦將無法識別。

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取下KittenBot WiFi模塊,拔掉RP1位置的兩個短路PIN,使用四根杜邦線連入RosBot主控板5V(紅線),GND.(藍線)TX(綠線).RX(黃線)點位。插上Mirco-usb線連入電腦端,打開固件升級軟件Flash-tool選擇好對應的COM口,導入V2.0固件開始刷入升級。

插入一個小細節(jié),關(guān)于RP1短路PIN的插入方式,如下所示的主控板3排短路針,你會如何進行插拔短路帽呢?

按照習慣性的作業(yè)方式應該像這樣插入短路帽,那么你就錯了。在這種方式下KittenBot機器人無法正常與電腦端進行通訊識別,不能正常的顯示主控板的固件版本號。

正確的接法像這樣橫向插入,當時燒完WiFi固件版本后,再插回短路帽時出現(xiàn)的失誤讓我折騰了不少時間。不按常理出牌的短路PIN布線坑死我了。

手機端下載KittenBot APP,點擊右上角的紅色無線標識,開啟無線配對,在Smart Config界中出現(xiàn)無線網(wǎng)絡后輸入密碼點擊連接。成功聯(lián)網(wǎng)后無線標志會變成藍色。

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選好對應的機器車對應的型號Basic Robot Kit,打開操控界面左側(cè)為前后左右方向鍵,右側(cè)為四個多功能鍵,目前還在開發(fā)中暫無作用。

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視頻操控演示,主控板固件為V1.83時在操控這款機器車時候無法正常行走,按壓方向鍵均做繞圈運行狀態(tài)。這個應該是明顯的BUG。這是智能機器車嗎?跟殘疾車沒啥兩樣??!

http://v.youku.com/v_show/id_XMjk4MDUwNDYzNg==.html?spm=a2h3j.8428770.3416059.1

上官網(wǎng)搜索最新的版本試試看能否改善??偹阏业阶钚掳娴腣2.1版本。主控板固件升級分為OTA升級和無線升級兩種方式。使用Mirco-usb到電腦端COM口,也可以使用KittenBlock聯(lián)網(wǎng)后生成的IP地址192.168.1.7進行無線連接都可以進行固件升級。這里需要介紹的是這款Kittenblock編程軟件。本身內(nèi)置了Arduino IDE開發(fā)工具以及機器人相關(guān)的數(shù)據(jù)庫,一應俱全,無需另外再安裝其他軟件100.gif

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升級好的固件再次進行手機端操控看看效果如何?很顯然可以看出機器人前后運行正常,左右鍵無效。真是揪心的不要不要哇。

http://v.youku.com/v_show/id_XMjk4MDUwNjc4MA==.html?spm=a2h3j.8428770.3416059.1

還記得前面提到的為啥我有四個直流電機那個事情嗎?說來話長,當手機操控這款機器小車運行幾圈后,突然停住了不動了。啥情況?只聽到電機嗡嗡的響個不停,輪子就是不轉(zhuǎn)。拆開直流電機后發(fā)現(xiàn)內(nèi)部電機軸上的齒輪松動,無法緊固在電機軸上,造成電機在空轉(zhuǎn)哇。。。于是乎,我第一時間反饋給廠家那邊,銅螺柱沒紋路無法固定,電機齒輪松動無法行走這一系列批次性問題。期待廠家加以重視。對于我所遭遇的不幸,對方除了表示無比的歉意外,還立刻補齊上述零配件。。。

寫到哪兒了。。。哦!繼續(xù)前面未完的軟件話題。小喵科技針對kittenbot基礎(chǔ)機器人套件設(shè)計了一款基于Scratch3.0的軟件開發(fā)的Kittenblock平臺。不需要太多的單片機基礎(chǔ)、編程基礎(chǔ),經(jīng)過簡單的學習操作后,你也可以快速的進行開發(fā)運用。其操作原理相對比較簡單化,類似搭積木方式將機器人的動作每一個步驟分解組合。先了解一下KittenBlock軟件界面吧!分為三個部分。左邊為12個不同顏色的功能區(qū)選項,里面列舉了所需要的執(zhí)行動作指令。中間為編程區(qū),要寫代碼嗎?不用,只要將左邊功能區(qū)的執(zhí)行動作拖動到編程區(qū)就可以了,類似搭積木方式自由組合你所需的動作指令。右邊是舞臺精靈??梢愿庇^的顯示編程區(qū)執(zhí)行動作的動畫演示。

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操控運行

在了解了KittenBot軟件的基本用法后,先來一小段簡單的點燈測試小試身手一下。邏輯思維大致如下:依次點亮四種顏色的LED小燈,每種LED閃三下。

http://v.youku.com/v_show/id_XMjk4MDQwNDA0NA==.html?spm=a2h3j.8428770.3416059.1

這么簡單的遠程操控KittenBot機器人點亮LED動作,似乎沒有引起你太大的興趣吧!看來我必須使出殺手锏來段更加高級更加生動有趣的KittenBot避障運行的小車讓你開開眼吧!雖說不用寫代碼那么繁瑣,但是初次使用KittenBlock軟件還是花了不少時間,在智能機器小車的一些參數(shù)上做了大量的調(diào)試修改。比如運行時間,行走速度,旋轉(zhuǎn)角度,探測距離。需要反反復復修正上述數(shù)據(jù)。才可以讓KittenBot機器小車順利的走出出口。

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邏輯思維大致如下:前方無障礙物正常直線行走,超聲波探測器感應到障礙物后小車停住,此時伺服舵機開始工作扭轉(zhuǎn)超聲波探測器進行左右探測,超聲波探測的距離可以通過實際的測試得出一個數(shù)值作為機器小車的一個變量,比如離障礙物20CM距離進行判斷。如果障礙物超出這個距離機器小車繼續(xù)行走,否則機器小車將適當拐彎從另一側(cè)繼續(xù)判斷前方路況。反反復復執(zhí)行上述的動作最終找到出口,順利完成避障動作。

http://v.youku.com/v_show/id_XMjk4MDM3NDY3Ng==.html?spm=a2h3j.8428770.3416059.1

超聲波探測器可以通過下面方式進行更加直觀的分析,拖動功能區(qū)里面的超聲波引腳模塊到編程區(qū)中點擊一下,當前方無障礙物的時候KittenBot軟件右下角會顯示M202 2 999、這里的M202代表超聲波傳感器。2代表它接入到主控板的連接端口。999表示前方探測距離。數(shù)值越大說明無障礙物。當人體接近超聲波感應器時,右下角顯示區(qū)會出現(xiàn)另一個數(shù)值M202 2 3.很顯然距離數(shù)值已經(jīng)變的很小。意味著它里障礙物之間的距離非常接近了。上述說的變量就是這里的距離數(shù)值。

體驗感想

從裝配到使用陸陸續(xù)續(xù)花了四天的時間,對于初學者來說應該還是有一定的難度。總體來說可玩性很高,比起一般的遙控玩具來得更加有趣些??梢园l(fā)揮個人創(chuàng)作思維和學習合理的搭積木技巧。雖然擺脫了編寫代碼的煩惱,但是想要讓機器人準確無誤的執(zhí)行動作還要不斷的調(diào)試驗證修改,每一次失敗都是離成功更進一步。有了這樣的精神理念,相信這款KittenBot機器人操控將變得指日可待,得心順手。KittenBot基礎(chǔ)機器人不僅僅可以實現(xiàn)簡單的避障動作,通過伺服電機的連入可以實現(xiàn)更加精確的繪圖功能,還有紅外傳感器的使用可以拓展為巡線機器人功能等等。沒有它做不到的只有你想不到的。有興趣的朋友可以去KittenBot官網(wǎng)進一步了解學習。相比較之前體驗過的IronBot Chap教育機器人,跟這款KittenBot基礎(chǔ)機器人對比可以看出后者機器人更加有思維性和創(chuàng)作性,互動性更高些。假如你是一位發(fā)燒友,極客人群,甚至可以加入語音識別模塊來操控KittenBot,讓人機互動來的更加有趣好玩些。1503472381826941.jpgIMG_20170813_104808.jpg

對于喜歡DIY的我在體驗這款機器人的過程中也發(fā)現(xiàn)了不少問題點需要官方加以改善。

硬件部分

1.直流電機固定方式由于單側(cè)固定容易造成機身傾斜不貼合,需要增加兩顆螺絲固定方可牢固。

2.直流電機驅(qū)動軸偏短,造成橡膠輪胎裝配后容易與直流電機固定螺絲相碰磨損??纯催@些黑色的殘渣物就知道后果多嚴重。建議驅(qū)動軸加長5MM。另外橡膠輪在運行過程中還出現(xiàn)脫落現(xiàn)象,沒有螺絲固定在驅(qū)動軸上,適當加入一顆小螺絲就可以解決脫落問題。哪位老司機都不喜歡開車路上輪胎飛出的情景出現(xiàn)吧!

3.用于固定直流電機的螺母容易松動,機器小車運行過程中橡膠輪胎的不停運行震動直接導致螺母松動,松動后的直流電機變得不太穩(wěn)定,輪胎晃動比較明顯。建議在直流電機塑料外殼進行開孔處理。六角螺母可以內(nèi)嵌孔洞中,避免機器車在運行中螺母松動隱患。

4.伺服舵機件安裝比較繁瑣,又是螺絲又是螺母。能否將伺服舵機件通過螺絲直接固定在底盤金屬件上。讓用戶安裝一步到位。

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5.直流電機軸原來是光面設(shè)計齒輪裝配容易松動,可否采用滾花軸方式。牢固性和緊密性更加安全一些,可以避免電機齒輪打滑空轉(zhuǎn)。80.jpg

6.直流電機插入主控板M1接口時,電機線有一邊必須是反向插入,否則機器小車不會走直線只會繞圈運行。試想一下,原本是同向運行的電機當它左右放置的時候是不是出現(xiàn)相向運動狀態(tài)。輪子只會繞圈而不會走直線。

軟件部分

1.RosBot主控板固件在V2.1版本下無法使用6顆5號電池組進行正常運行,點擊小車速度,立馬出現(xiàn)系統(tǒng)中斷復位現(xiàn)象。查看電池電壓還有8.61V左右的電量。使用鋰電池組7.4V可以正常驅(qū)動機器小車。

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同樣的使用上述的6顆5號電池組RosBot主控板固件在V1.83版本下,點擊小車速度,未出現(xiàn)系統(tǒng)復位中斷現(xiàn)象。測量電池電壓在7.69V左右還可以正常運行。

 

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