如何从零开始自制一个简易机器人?

数以科技 2025-03-08 03:28 机器人 82 次浏览

一、如何从零开始自制一个简易机器人?

从零开始制作一个简易的机器人,听起来貌似无从下手,但这绝对不是一件困难的事情。接下来NVIDIA就为大家带来一个文科生从零开始制作象棋机器人的例子,希望可以给题主一些启发,一起往下看看吧!

素为是一名在司法系统里工作的法律工作者,本科就读于法律专业。同时,他还是一名计算机爱好者,作为智能硬件的创客,平时他喜欢用电子硬件做一些有趣的项目。

几年前,Alpha Go 对战围棋大师李世石的画面令世界赞美人工智能的发展速度,但是素为却觉得“这还不够酷”!Alpha Go 是通过它的研发者黄士杰来执棋的,直播画面看起来还是两个人在对弈,怎么能说是人机大战呢?

从那时起,素为就决定要做一个真正的象棋机器人,还向朋友夸下了海口。为了让正在一天天长大的孩子少看电子屏幕,通过下象棋锻炼思维能力,素为觉得必须加快制作出真正的象棋机器人。

硬件的选择和系统框架的搭建

之前素为准备用 PC 电脑来实现这个想法,后来发现 NVIDIA Jetson Nano 开发套件可为全桌面 Linux 给予开箱即用支持,并且与许多常见的外部设备和配件兼容,相关的开发教程也很丰富。

“这个小小的板子功耗不高,而且树莓派能做的它基本都能实现,关键是还具备 AI 功能,这可以满足我的需要,”素为表示。

很快,素为就规划出了一个系统框架:

在制作过程中,他以 Jetson Nano 为中控主机,利用其边缘计算能力,无需联网即可实现对棋盘的视觉识别和棋步策略计算,再运用一部 XYZ 三轴滑台加气泵吸盘即可挪动棋子,实现真正的“人机对战”。

使用这个系统进行人机对弈的流程如下:

  1. 人类下一步棋;
  2. 人类点击 GPIO 按钮,Jetson Nano 启动指令;
  3. 棋盘上方的摄像头对着棋盘拍摄 1 张照片;
  4. 运用 OpenCV 对照片进行四角对齐、裁切边缘等处理;
  5. 将棋盘部分裁切为9×10 个小图片;
  6. 运用事先训练好的图片分类模型在 Jetson Nano 上进行推理,该模型可分辨 15 种情况(7 种红方棋子、7 种黑方棋子、无棋子);
  7. 将识别结果拼接为棋盘状态,以 FEN 规范格式进行表达;
  8. 将FEN 文本传递给开源中国象棋引擎 elephantfish,在 Nano 上进行计算,获取机器决定走的下一步棋;
  9. 生成并执行 gcode 指令控制滑台模组和气泵,将某个棋子在棋盘上挪动;
  10. 机器执行完毕,进入等候状态,等待人类发出下一步棋及按钮指令

从以上流程中,我们可以看到 Nano 作为主控机,除了指挥全过程运转,在第 4 至第 8 步骤为图片预处理、棋盘识别和计算下棋策略均提供了必不可少的算力。

图1:步骤4(a)
图2:步骤4(b)

克服深度学习的挑战

为了把象棋机器人做出来,素为在 Jetson Nano 上先后用 TensorFlow 尝试了 VGG、ResNet 和 Inception。

“要么调参数总是调不好,要么准确度不高,”素为说,“曾经一度很沮丧。”

然而,功夫不负有心人,一个偶然的机会,素为看到 NVIDIA 与百度合作的 EasyDL 平台,在该平台上,可以零代码训练,并将模型一键部署在 NVIDIA Jetson 设备上。于是素为手工准备和标注了 4000 张训练素材图片,这些图片有的清晰,有的模糊,有的用光照亮、有的故意制造阴影,还有不同的旋转角度。之后在此基础上,对素材图片进行批量加噪点处理,一共生成了 5 万张图片数据用于深度学习训练。经过 EasyDL 的训练,生成了“图像分类”模型(因为运用场景有限可控,因此该模型不怕过拟合,准确率 100%),之后一键部署在 Jetson Nano 上,再配合素为写的主代码,象棋机器人终于运转起来了!

写在最后

2022 年年底,素为带着这个项目,参加了 NVIDIA 的 Jetson Edge AI 开发者大赛,荣获特别奖。

“最关键的是,我是用 NVIDIA Jetson Nano 套件做出来的,而且充分发挥了 Nano 的性能和效用。不得不说,人生就是这么神奇,虽然我一度都绝望了,但自己夸下的海口就自己去实现!”素为谈到这个项目,依旧一脸自豪。

如果您也有从零开始制作一个机器人的想法,请像素为一样大胆行动起来,NVIDIA Jetson 平台会成为您成功路上的优秀助力,快来一起探索从零开始制作机器人的乐趣吧!

*本文中图片均由Jetson百万开发者之一素为提供,如果您有任何疑问或需要使用本文中图片,请联系素为。

二、自制简易渔轮?

这是买的4盘线,剩下的4个轮子一直无用。为了废物利用,现把它们做成渔轮,配在我用3米的小手竿,自改的4个伐杆十分合适。

使用材料:

1、木棍一段。

2、线轮。

3、不锈钢片。不锈钢防盗网作坊的10-15公分长25*25的方管下脚料。

4、弹簧。使用的压簧。

5、螺钉。

6、自行车内胎一段。

三、自制简易滴管?

把较粗的吸管一头堵住,挤压后吸水,再挤压,可以挤出水

四、自制简易桌子?

如果想自己动手做一个简易的书桌,确实不需要很多材料。可以做一个像宜家那样的简易书桌,四个支脚加上一块木板就可以了。

这些材料都可以网购,材料买回来以后,找水平,然后用电钻打孔,安装上配套的螺丝就可以了,一般的女人都可以操作完成。

五、自制简易留声机?

需要准备的材料和工具:

1.一张可以放置唱片的圆盘;

2.磁带机的马达和皮带,一些转轮;

3.缝衣针一支;

4.铝材做的支架;

5.铜条一根;

6.饮料瓶一个;

7.5V的手机充电器一个,用作马达电源(老式的是手摇发条转动的)。

六、简易自制牛排?

食材

1、牛排 1块

2、黄油 1块

3、蔬菜 适量

4、黑胡椒碎 适量

5、黑胡椒酱 适量

方法/步骤

1、香菇改花刀,番茄切片、锅里烧水,放入准备好的配菜。撒少许盐,煮熟捞出备用。

2、准备黄油一块,放入平底锅,待油化,放入牛排。

3、两件分别煎一下,至八分熟。

4、撒上适量黑胡椒碎。

5、出锅,摆盘,配上蔬菜。

6、挤上黑胡椒酱。完美。

七、自制简易空调?

制作一个简易空调的步骤如下:材料:- 大口径塑料马克杯(或其他容器)- 直径与马克杯相同的风扇- 密封良好的冰盒或冷冻袋- 冰块步骤:1. 将风扇放在马克杯边缘,用胶带或其他粘合剂固定。2. 将冰块放在冰盒或冷冻袋中,密封好。3. 将冰盒或冷冻袋放在马克杯中,接触风扇的侧面。4. 打开风扇,开始供电,空气会通过风扇进入马克杯并与冰块接触,产生冷风。这种自制的空调效果不如商用空调好,但在炎热的夏季,可以为您提供一些凉爽的感觉。注意保证冰盒的密封性,以免水会渗入风扇内部。

八、自制简易花架?

1、这就是泡沫板,一个是平板的,一个是这种洞洞的,两个全都平均切成三份。

2、三个小等份摆在一起,修的平整一点,然后用胶带固定,把洞洞用小的泡沫填上,修复不平整的地方,这样受力均匀,而且是实心,这样再重的花都不怕。

3、自粘壁纸利用上了,把用胶带固定好的模块平整的贴个壁纸就OK了。

4、最后就好了,很简单吧。废物利用,还保暖。

九、自制简易鞋柜?

你好,制作一个简易鞋柜的步骤如下:

材料:

- 木板(厚度为2.5-3厘米,长度和宽度根据需要来定)

- 手电钻

- 螺丝

- 锤子

- 手锯

- 手电钻

- 手电钻钻头

- 带有切割功能的锯片

- 手工具(如尺子、直角器等)

步骤:

1. 根据鞋柜的尺寸,将木板切成相应的大小。首先将木板分成两个相同的部分,作为鞋柜的两个侧板。

2. 然后将两个侧板放在一起,用手电钻在它们的两端钻孔。每个孔的位置应该对称,以便后面安装螺丝。

3. 在侧板的顶部和底部钻孔,然后将两个侧板连接在一起。使用螺丝将两个侧板固定在一起。

4. 测量鞋柜内部的空间,并根据需要切割一块木板,使其适合鞋柜内部的空间。这将是鞋柜的底部。

5. 将底板放在鞋柜的底部,然后用手电钻在底板和侧板上钻孔。将螺丝安装在孔中,以将底板固定在位。

6. 根据需要,在顶部和底部安装木板来支撑鞋柜,以防止它倾斜或变形。

7. 最后,使用手工具来修整鞋柜的边缘和角落,使其外观更加平整和美观。

这样,一个简易的鞋柜就制作完成了。您可以根据需要定制鞋柜的大小和颜色,使其更加适合您的家居装饰。

十、如何自制简易的仓鼠窝?

做过一次,很简陋。

主要意见三点:

一是多放垫料,尽量宽敞,保证有可以躲藏的地方(它们需要安全感)。

二是笼子材料要厚,纸箱容易被咬破,越狱了就不好办了。

三是留点磨牙的东西,仓鼠牙齿长了容易死亡,会很痛苦。不要自己给它剪,容易伤到它,所以多放点磨牙的东西在里面最好。

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