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OttoDIY・Arduino 機器人

OTTO 機器人

用 Arduino 控制的小機器人，有兩款：會跳舞的兩足基本款，和會沿著黑線跑的輪子款。學生一天內組裝、測試、寫程式，從舵機的角度、感測器的訊號，學到機器怎麼「聽話」。

看它跳舞玩玩舞步編排
OTTO 機器人
  • 2 款兩足跳舞的基本款，與有輪子的自走車
  • 4 顆SG90 舵機驅動兩條腿
  • ArduinoNano 控制板，用程式指揮
  • 1 天營隊與研習，當天組好、跑起來

基本款的跳舞測試。

基本款・會跳舞

它會自己跳舞

兩條腿、四顆舵機，一塊 Arduino Nano。學生把它組起來、校正、寫舞步，再用手機遙控。

頭上兩個圓圓的是超音波感測器，像眼睛一樣量前方的距離。

兩種款式

同一個頭腦
兩種身體

兩款都是 Arduino 控制，差別在身體：一個用舵機走路，一個用馬達開車。

  • 基本款：兩條腿、四顆舵機，會跳舞

  • 輪子款：木板車身，沿著黑線跑

款式比較

怎麼動
怎麼學

基本款（跳舞）輪子款（自走車）
怎麼動四顆舵機，兩條腿走路、跳舞馬達帶動輪子，在地上跑
車身3D 列印的外殼雷射切割的木板
感測器超音波感測器循線、超音波
主要練習舵機角度、舞步設計感測器訊號、條件判斷、循線
辦過的課2021 年 7 月、2024 年 6 月2022 年 6 月

原理一：舵機

舵機怎麼聽話

基本款的四顆舵機，每一顆都靠「脈衝寬度」決定要轉到幾度。Arduino 的 Servo 函式庫：write(0) 送 544 µs，write(180) 送 2400 µs，每 20 ms 送一次。拖曳看看。

0°90°180°

90°

每個週期 20 ms（50 Hz）
servo.write(0)
544 µs　工作比 2.7%
servo.write(90)
1472 µs　工作比 7.4%
servo.write(180)
2400 µs　工作比 12%

現在：工作比 7.4%（脈衝寬度 ÷ 20 ms）。數值是 Arduino 的 Servo 函式庫的設定；有些資料寫 1 ms 到 2 ms，是更保守的範圍。

原理二：舞步

舞步
就是角度隨時間變化

跳舞機器人有四顆舵機：左右髖、左右腳踝。每個動作，都是這四顆舵機各自做「來回擺動」，只差振幅與相位；把幾個動作排成一串，就是一支舞。

數值照 OttoDIY 官方函式庫的設定。走路時，髖和腳踝都在擺動，腳踝比髖慢四分之一個週期往前走，快四分之一個週期就往後退——前進和後退，只差一個相位。

原地

排你的舞步（最多 6 個動作，會一直重複）

    • 左髖
    • 右髖
    • 左腳踝
    • 右腳踝

    示意動畫：身體高度依腳底碰地調整，沒有做物理模擬；俯視圖的移動速度也是示意。

    基本款的零件

    一隻機器人
    這些零件

    1. 腿部：舵機裝進機身，再接上腳掌
      1
      3D 列印外殼

      機身與兩條腿，用螺絲把舵機鎖進去。

    2. Arduino Nano 與擴展板，接上四顆舵機
      2
      Arduino Nano 與擴展板

      機器人的大腦，擴展板把接腳整理成好接的插座。

    3. 3
      SG90 舵機 4 顆

      兩條腿的髖與腳踝，各一顆。

    4. 超音波感測器裝在機身前面
      4
      超音波感測器

      量前方的距離，是機器人的眼睛。

    5. 控制板與電池收進機身
      5
      電池、按鈕開關、蜂鳴器

      供電、開關與發聲。

    2024　AI 機器人動手做

    一天
    從組裝到編舞

    在學校的物理實驗室，一天完成。

    1. 01

      上午

      機器人原理與 AI 技術

      簡介機器人怎麼動、AI 是什麼。

    2. 02

      上午

      組裝

      認識硬體，動手裝好機器人。

      整理線路，蓋上機身
    3. 03

      上午

      測試與校正

      初步測試，舵機的角度要校正，機器人才站得直。

    4. 04

      上午

      用手機遙控

      接上藍牙，用手機控制機器人，再講藍牙與 Wi-Fi 是怎麼傳資料的。

    5. 05

      下午

      設計舞步

      把一連串的動作排成一支舞。

    6. 06

      下午

      AI 與 AI 實作

      簡介人工智慧，再用 AI 工具設計舞步、外型與互動效果。

    7. 07

      下午

      成果展示

      學生展示作品，分享心得。

    原理三：循線

    輪子款怎麼跟著線跑

    車子前面有左右兩顆感測器，看到黑線就往那一邊修正。試試看，速度調太快會怎麼樣？

    感測器左右直走

    規則只有三條：左邊看到黑線就左轉，右邊看到黑線就右轉，兩邊都沒看到就直走。速度越快、轉彎越慢，越容易來不及修正。

    2022　Otto 自走車研習

    一天
    讓車子跑起來

    在「華碩 iTaiwan 數位服務團」的研習中，學生一天做出一台自走車，並學會用程式控制它。

    1. 01

      上午

      汽車的歷史與未來

      從車子怎麼演進，談到自走車與自駕技術。

    2. 02

      上午

      Otto 自走車組裝

      動手把車身、馬達、控制板裝起來。

    3. 03

      上午

      模組介紹與測試

      認識循線、超音波、馬達與 LED 四種模組，各自測試。

    4. 04

      下午

      LED 七彩與呼吸燈

      用程式控制 LED，學變數與迴圈。

    5. 05

      下午

      超音波鋼琴

      用超音波感測器量距離，距離不同，發出不同的音階，練習條件判斷式。

    6. 06

      下午

      循線模式與比賽

      讓車子沿著黑色圈線跑，辦一場循線比賽。

    輪子款

    循線比賽

    • 循線比賽

      車子沿著黑色圈線跑，看誰跑得穩。

    學生會學到什麼

    做完之後會知道

    • 舵機用脈衝寬度決定角度。所以要校正：同樣的程式，機器人才站得直。
    • 一支舞是一串角度。每個動作是四顆舵機各自的來回擺動；前進和後退，只差腳踝的相位。
    • 感測器是機器的眼睛。超音波量距離，循線模組看黑白，程式把訊號變成動作。
    • 條件判斷。「如果左邊看到黑線，就左轉」——寫成程式，車子就會跟著線跑。
    • 反覆測試與調整。速度與轉彎力道要搭配，調不好就衝出去，所以要一直試。
    • AI 是工具。用 AI 幫忙設計舞步與外型，再自己檢查它能不能真的跑起來。

    相簿

    組裝與測試

    • Arduino Nano 與擴展板，接上四顆舵機

    • 腿部：舵機裝進機身，再接上腳掌

    • 控制板與電池收進機身

    • 超音波感測器裝在機身前面

    • 整理線路，蓋上機身

    • 輪子款：木板車身，兩顆超音波感測器當眼睛

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