Maker 運動不可或缺的「自造者」神器 :Arduino

Maker 界的領袖、《Wired》前總編輯 Chris Anderson 曾在新書《 自造者時代:啟動人人製造的第三次工業革命 》說:「自造者才是下一次工業革命的重點」; 另外也曾在台灣演講時表示:「第三次工業革命是屬於所有人的機會」。

為什麼是所有人呢?因為「自造」已經不再像以前困難。而當各國領袖都在提倡製造業的復興時,其實在未來,「自造業」才是產業發展的新契機。

但我們該如何「自造」呢?在自造者運動裡,我們有什麼工具可以利用?

除了眾所皆知的 3D 印表機、Rasberry Pi …… 今天要為大家介紹的是自造者最愛的 Maker 利器之一 :Arduino 。

不過再進一步介紹 Arduino 是什麼東西前,我們先了解一下到底用 Arduino 可以做出什麼樣的神奇創意。

1. 用 Arduino +紅外線感應擴充板做出的機器狗,這隻狗還會隨著你的手的移動做出反應喔。

2. 用 Arduino 可以做出四軸飛行器,用 App 就可以操控。


很酷。不過,真的要動手做一個,其實沒有想像中的難。

Arduino 是一個手掌大小的電路控制板,也可以說是一個 開放原始碼單晶片微電腦 ,2005 年由一個義大利團隊所創造。

它使用了 Atmel AVR 單片機,是一個 開放原始碼 的軟硬體平台,構建於開放原始碼 simple I/O 介面板,使用類似 Java,C 語言的 Processing / Wiring 開發環境。(下圖為 Arduino Uno 板)

使用者可以在 Arduino 板子上接上各種電子裝置,例如 LED 燈、喇叭、馬達、開關、溫濕度感測器、紅外線發射與接收器、LCD 顯示裝置,也可以接上 Ethernet、WiFi、XBee、Bluetooth、RFID、GPS 等各種通訊模組。

如果你會寫一些自動控制程式,就能利用 Arduino 做出各式各樣的自動控制應用。例如,利用溫度感測器控制冷氣的運轉、用可變電阻控制燈光的亮暗、利用紅外線遙控家電/ 利用伺服機控制機器手臂、機器人,以及機器狗、四軸飛行器等等。

舉例:用 Arduino 控制的光立方,可自行 Programming 或隨音樂頻譜創作。


或是這顆用 Arduino 控制,會隨著音樂變化色彩的七彩聖誕樹:

 

  • Arduino 的特色

1. 開放源碼:

不但軟體是開放源碼,硬體也是。不僅開發軟體用工具開放免費,Arduino 的電路設計圖也可以從 網路上下載

2. 簡單:

傳統上要開發微控制器的程式,開發者需要具備機電相關科系的背景,一般人不容易進入門檻高。但 Arduino 進入門檻容易許多,沒有理工的背景,也能很快學會使用 Arduino。

3. 資源開放、豐富:

Maker 精神包含了分享和動手製作。 Arduino 的也延伸了這樣的精神,很多自造者都非常樂於分享他們的設計的應用。因此線上有非常多的社群資源可以參考。

3. 便宜:

一張微控制器板子好幾千塊,但 Arduino 控制板只要幾百台幣而已。(下圖為 Arduino Uno)

  • Arduino 電路板規格簡介

Arduino 包含了硬體與軟體兩大部分,硬體部分是一個約手掌大小的控制板(寬 70mm X 高 54mm), 核心使用八位元 ATMEGA8 系列的的微控制器,提供 14 個數位式輸出 / 入端、6 個類比式輸出 / 入端,支援 USB 資料傳輸。

另外可以使用自備電源(5V~9V)或是直接使用 USB 電源,使用者可以在數位式輸出 / 入端 上接上不同的電子裝置,例如 LED 燈、喇叭、馬達,,然後再由控制器來驅動燈的亮滅、喇叭發聲、馬達運轉。

Arduino 控制板採用開放式源碼設計的概念,電路設計圖、韌體都可以在網路上下載,稍具電子知識就可以自行製作 ; 也可以在網路上用很便宜的價錢買到。

而且 Arduino 除了商標有版權外,還可以自己針對特殊需求設計「特別版」來販售。

Arduino 電路板圖解

Arduino 可以延伸出的應用

目前 Arduino 出產了 20 種不同功用的板子、 7 個 Shileds(擴充板),每個 Arduino 板的應用都超廣。以下我挑選了幾個比較有趣的應用跟大家分享。

1. Arduino Duemilanove

 

應用舉例: 機器手臂

影片中可以看到,這位 Maker 大大用 Arduino Uno 做出了一個可以用滑鼠控制的機器人手臂。

2. Arduino Yun

Arduino Yun 支援雙處理器以及 Wifi 無線與有線網路功能,是 Raspberry Pi 非常強勁的對手,但 Pi 還是有價格上的優勢。(Raspberry Pi 為名片大小的電腦,搭配關係是控制 Arduino 的「頭腦」)

應用舉例: 網路上有人利用 Arduino Yun +Android 手機+小攝影機做出來一個遙控車。


3. Lily PAd Arduino

穿戴在身上的 Arduino,可以拿來設計成電影鋼鐵人的那顆心臟。


應用舉例:
可自由控制的 LED 衣服。

  • Arduino 的擴充板 (Shields)

Arduino Shields 擴充板可以像疊疊樂一樣,疊在 Arduino 板上,提升 Arduino 額外的延伸應用,像是控制、GPS 定位、無線通訊、陀螺儀與加速控制等等。

MP3 Shield

功能:具有 MP3 音樂解碼能力 。

GPS Shield

功能:GPS 定位能力

延伸閱讀:

什麼樣的工程師能上太空?13 歲少年玩 Arduino,玩到被送上太空!

開發者,你知道最近很紅的 Arduino 到底可以拿來做什麼嗎?

(資料來源:Arduino 官方網站ShieldList. org

Chris Anderson 曾在新書《自造者時代》說:「自造者才是下一次工業革命的重點。」

在未來,產業發展新契機非「自造業」莫屬。想開始「自造」其實很簡單,掌握 Maker 們手上的必備神器:Arduino,你就能變出各式創意!

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