如何从零开始自制一个简易机器人？

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。

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、如何自制简易单杠？

步骤/方式1

准备一段镀锌管，2根短管，2个弯头，2个安装支撑，八木螺钉，电钻，扳手。

步骤/方式2

把准备好的弯头装在短管上面，注意要装紧，防止松动。

步骤/方式3

然后在短管的另外一头安装圆形的支撑件，有的时候会比较松动，这里要拧紧，防止脱落。

步骤/方式4

把镀锌管装在两个弯头中间，可以多调试几次，保证插紧了才可以。

步骤/方式5

最后在墙壁上打孔安装即可。

三、如何自制简易鞋架？

1.首先我们要把纸箱，剪成宽30公分，长56公分的长方形状。

2.剪好后找一只鞋子，放到纸片中央比一下，然后把鞋子的两旁纸片对折起来，动动鞋子，看看是否放的宽松。

3.对折好位置后，在对折的位置画上记号，在把纸片打开，在纸片的一头用红胶带粘过去。

4.粘好后在用宽透明胶带粘一遍，以防红胶带脱落，再对折起来，在对折的地方，我们可以用透明胶带把它粘到一起。

5.用同样的方法多做几个，把它们全部粘到一起，这样就大功告成了。希望可以帮到朋友们。

四、如何自制简易书柜？

要自制简易书柜，你需要以下材料：木板、螺丝、螺丝刀、锤子和锯子。首先，根据你想要的尺寸，用锯子将木板切割成所需的大小。然后，使用螺丝刀和螺丝将木板固定在一起，形成书柜的框架。接下来，根据需要，在框架内部添加横向和纵向的木板作为书架。最后，使用锤子将书柜固定在墙上，确保稳固。你可以根据个人喜好对书柜进行装饰和涂漆。这样，你就可以自制一个简易的书柜了。

五、如何自制简易斜坡？

制作简易斜坡的步骤如下：

1. 准备材料：木板、锯、平尺、螺丝刀、钉子等。

2. 根据需要的坡度和高度确定木板的长度和数量，然后将木板锯成相同的长度。

3. 将木板排列在地面上，确保它们的边缘对齐。

4. 将一个木板按照坡度的角度与地面相连，固定好后再将下一个木板接在上一个木板的末端，直到最后一个木板。

5. 使用螺丝或钉子将每个木板固定在地面和相邻的木板上。

6. 可以考虑在斜坡上安装防滑垫或防滑带等物品，以增加安全性。

制作完成后，可以将简易斜坡用于轮椅、自行车或手推车等需要通过一些低凸起障碍物的场合。但需要注意的是，这种方法制作的斜坡强度比较低，只适合用于低强度使用场合，如果需要用于高强度使用场合，应该考虑选用更为结实的材料来制作。

六、如何自制简易哑铃？

可以用矿泉水瓶子，比如二点五升的那种，喝完以后再装满水就可以当做一对简易的哑铃。

循序渐进，肌肉得到锻炼以后可以换2个小点的水桶，也是不错的。还有就是在外面捡2块砖头或者石头，比如鹅卵石都可以的。用废的布料包扎一下。绑在手上可当做哑铃哦，当然一定要注意安全，不要砸到脚了。希望能帮到你。

七、如何自制简易电机？

1、先把小电机的支架设计好，然后画在木块上，像图中所示的那样

2、把画好的支架给锯下来，然后把它大概的样子制作出来，如图所示

3、从铁皮上面剪出两个铁条，并用砂纸打磨一下，把上面的铁锈打磨掉，如图所示

4、在木块支架的两端制作两个凹槽，然后把两个铁片也做成凹形的，这两个凹形的铁条用来充当电机的电刷，如图所示

5、然后把制作好的铁条安装在木块支架上，然后用螺丝钉固定，如图所示

6、把铜丝绕成一个线圈，然后把铜丝两头的漆一边刮去一半，一边全部刮去，如图所示

7、此时的线圈就是直流电机的转子，把磁石放在木架的下方就可以了，简易的直流电机就制作成功了，如图所示

8、如果铜丝比较细可以用硬一点的铜丝制作成一根棍子，然后把线圈固定在这根铜丝做成的棍子上，如图所示

9、把制作好的直流电机通上电，如果不会转动的话，就用手指拨动一下。

八、如何自制简易板房？

自制简易板房的步骤和方法可以根据具体需求和材料的可用性有所不同。以下是一个简单的制作过程供参考：

材料：

1. 木板：用于制作墙壁和地板的支撑结构。

2. OSB板（定向刨花板）或胶合板：用于墙壁和地板的覆盖材料。

3. 绝缘材料：如岩棉、泡沫板等，用于保温和隔热。

4. 钉子、螺丝和螺丝刀：用于固定木板和板材。

5. 手锯、电钻和锤子：用于切割和安装材料。

步骤：

1. 规划和设计：根据需要和可用的空间，制定一个简易板房的规划和设计方案，包括房屋的尺寸和布局。

2. 搭建地基：挖掘适当的地基并加入适当的填充物（如碎石）以提供坚实的基础。

3. 安装地板支撑结构：使用木板建立房屋的地板支撑结构，并确保它们平整和稳固。

4. 安装地板材料：在地板支撑结构上安装OSB板或胶合板，确保它们牢固地固定在地板支撑结构上。

5. 墙壁搭建：使用木板建立房屋的墙壁框架，并确保它们平整和垂直。

6. 安装绝缘材料：在墙壁框架内填充绝缘材料，以提供隔热和保温效果。

7. 安装墙板材料：在墙壁框架的外侧安装OSB板或胶合板等墙板材料，并确保它们坚固地固定在墙壁框架上。

8. 安装屋顶支撑结构：使用木板建立房屋的屋顶支撑结构，并确保它们牢固地固定在墙壁框架上。

9. 安装屋顶材料：在屋顶支撑结构上安装OSB板或胶合板等屋顶覆盖材料，并确保它们坚固地固定在屋顶支撑结构上。

10. 完善内部装饰：根据个人喜好和需求，对板房进行内部装饰，如涂料、地板材料、窗户、门等。

请注意，这只是一个简单的示范，制作简易板房可能涉及更多的步骤和材料，具体取决于个人需求和技能水平。在制作过程中，请确保遵守安全规范，并根据需要咨询专业人士的建议。

九、简易鞋柜如何自制？

去五金店里面购买制作鞋柜所用到的材料，比如板材和各种配件等等，材料的质量一定要有保证，不能为了图一时便宜买那些劣质的材料。 将木板裁剪成长20厘米宽10厘米的木条，厚度在15厘米左右就可以，然后在木板表面刷上一层油漆和腻子。

把木板的背面用L型配件固定在墙上，然后把木条放在上面的板上，孔隙在5厘米左右，在中间再放置一块木板，可以储存更多的鞋，这样一个简单的鞋柜就制作完成了。

十、如何自制简易留声机？

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)。