用樹莓派DIY波士頓機(jī)器狗，幫你省下50萬(wàn)：教程開源，人人皆可上手

曉查 魚羊 2020-08-17 13:01:25 來(lái)源：量子位

魚羊 曉查 發(fā)自 凹非寺
量子位 報(bào)道 | 公眾號(hào) QbitAI

53萬(wàn)一只的波士頓動(dòng)力機(jī)器狗，玩不起怎么辦？

不如利用開源項(xiàng)目，拿樹莓派DIY一個(gè)，成本不到4000元。

這么一站，是不是就有波士頓動(dòng)力狗那種feel了？

先來(lái)個(gè)熱身運(yùn)動(dòng)，展示一下靈活的關(guān)節(jié)：

通過(guò)三軸身體姿態(tài)控制，這樣一只樹莓派版波士頓動(dòng)力狗，可以實(shí)現(xiàn)兩種運(yùn)動(dòng)模式。

一種是小跑姿態(tài)。這種4相步態(tài)下，機(jī)器狗對(duì)角線上的兩腿同時(shí)移動(dòng)，能達(dá)到更快的移動(dòng)速度。

另一種是步行姿態(tài)。這種結(jié)合身體運(yùn)動(dòng)的8相步態(tài)，有助于保持機(jī)器狗的平衡和穩(wěn)定性。

這只機(jī)器狗由外國(guó)小哥Michael Romanko打造。

是不是感到有一絲心動(dòng)？

那么不妨接著往下看，拿好這份精確到每個(gè)細(xì)節(jié)的開源教程，擁有自己的迷你波士頓動(dòng)力狗不是夢(mèng)。（狗頭）

硬件成本不到4000元

這只樹莓派機(jī)器狗基于開源的ThingVerse Spot Micro框架打造。外殼部分由噴嘴0.6的3D打印機(jī)制作。

軟件部分在運(yùn)行Ubuntu 16.04的樹莓派3B計(jì)算機(jī)上實(shí)現(xiàn)。

所以首先，需要準(zhǔn)備一個(gè)價(jià)值人民幣230元左右的樹莓派3B開發(fā)板。

控制部分的組件，包括價(jià)格不到30元，接口為I2C的伺服驅(qū)動(dòng)PCA9685。

以及12個(gè)伺服電機(jī)PDI-HV5523MG，單個(gè)價(jià)格約為70+元。

另外，還需要配備一塊16×2，I2C接口的液晶顯示器。

電池方面，采用的是2s 4000mAh的鋰電池，直接連接電源伺服，價(jià)格在160元左右。

穩(wěn)壓器用到的是HKU5 5V/5A UBEC，為樹莓派、液晶面板、PCA9695控制板供電，價(jià)格折合人民幣約為45元。

整個(gè)一套下來(lái)，算上3D打印機(jī)，成本不超過(guò)4000元，甚至比斯坦福的廉價(jià)開源四足機(jī)器人Pupper成本（600-1000美元）更低。

精確到每個(gè)細(xì)節(jié)的教程

Mike組裝教程比較簡(jiǎn)略，但是給出自己參考的一個(gè)“微型機(jī)器狗AI”（SpotMicroAI）社區(qū)。

SpotMicroAI的教程可謂是“手把手”，撰寫教程的工程師幾乎提供了組裝機(jī)器狗的每一步詳細(xì)，甚至連如何SSH連接到樹莓派的方法都有，力求每個(gè)人都能看懂。

首先是為樹莓派安裝操作系統(tǒng)，建議安裝PINN，這是一個(gè)增強(qiáng)版的NOOBS操作系統(tǒng)安裝器。

安裝好以后，系統(tǒng)自帶SSH和VNC，無(wú)需給樹莓派外接鍵鼠，可通過(guò)遠(yuǎn)程方式對(duì)其進(jìn)行調(diào)試。

在PINN的眾多操作系統(tǒng)選項(xiàng)中選擇安裝Raspbian Lite。此后將斷開VNC連接，全部用SSH連接到樹莓派。

樹莓派系統(tǒng)自帶FTP，為了方便初學(xué)者在電腦和樹莓派之間傳輸文件，建議安裝FileZilla軟件。

輸入樹莓派的IP地址、用戶名、密碼、端口22，點(diǎn)擊Quickconnect即可連上樹莓派的文件系統(tǒng)?，F(xiàn)在，您可以根據(jù)需要從SpotMicroAI拖放文件。

接下來(lái)進(jìn)入最關(guān)鍵的步驟，安裝機(jī)器狗控制軟件，為了簡(jiǎn)化安裝，作者已經(jīng)寫好了腳本，安裝過(guò)程自動(dòng)完成：

ssh pi@192.168.1.XXcurl https://gitlab.com/custom_robots/spotmicroai/basic-runtime/-/raw/master/utilities/self_install.sh | bash

然后啟動(dòng)通訊總線I2C。打開終端并運(yùn)行以下命令：

sudo raspi-config

然后從顯示選項(xiàng)進(jìn)行以下更改：Interfacing options → Enable I2C

再按照下圖的方式將所有硬件和樹莓派連接起來(lái)：

機(jī)器狗外殼的3D打印文件也同時(shí)附送，作者建議使用0.6mm的噴嘴，層高設(shè)置為0.3mm，可以最大限度地加快打印速度。

完成硬件組裝后就是軟件調(diào)試部分。

先下載JSON的格式的默認(rèn)配置文件：https : //gitlab.com/custom_robots/spotmicroai/basic-runtime/-//blob/master/spotmicroai.default，將該文件放在用戶主目錄下。

打開校準(zhǔn)工具，對(duì)12個(gè)伺服點(diǎn)擊進(jìn)行校準(zhǔn)，找到機(jī)器狗“休息”時(shí)電機(jī)的初始位置。

cd ~/spotmicroai/calibration./calibration.sh

經(jīng)過(guò)校準(zhǔn)后的機(jī)器狗，就可以做出各種動(dòng)作了。

等等，給機(jī)器狗尾部安裝的顯示屏有什么用呢？其實(shí)它可幫我們快速看到機(jī)器狗當(dāng)前的狀態(tài)。

比如，在上面的面板里，我們能看到樹莓派CPU當(dāng)前的溫度、與外部控制器的連接狀態(tài)、伺服控制板狀態(tài)，等等。

至此迷你機(jī)器狗就大功告成了。如果你不僅想組裝它，還想學(xué)習(xí)更高階的開發(fā)教程，那么可以去看一下Extra里的內(nèi)容。

下一步計(jì)劃

現(xiàn)在Mike的迷你機(jī)器狗只能做一些簡(jiǎn)單的動(dòng)作，Mike下一步的計(jì)劃是讓它和波士頓動(dòng)力的機(jī)器狗一樣智能。Mike未來(lái)的目標(biāo)是：

1、加入激光雷達(dá)，通過(guò)SLAM實(shí)現(xiàn)房間的簡(jiǎn)單2D映射。就像原版的波士頓動(dòng)力機(jī)器狗一樣。

現(xiàn)在已經(jīng)有人實(shí)現(xiàn)了Mike的第一個(gè)目標(biāo)：

2、開發(fā)自動(dòng)運(yùn)動(dòng)模塊，指導(dǎo)機(jī)器人圍繞感測(cè)到的2D環(huán)境執(zhí)行簡(jiǎn)單任務(wù)。例如在房間中導(dǎo)航，并避免撞到障礙物。

3、結(jié)合攝像頭或網(wǎng)絡(luò)攝像頭創(chuàng)建軟件模塊，進(jìn)行基本的圖像分類。例如，感知到拳頭的閉合和張開，讓機(jī)器人對(duì)某個(gè)動(dòng)作做出特定反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)手勢(shì)控制。

網(wǎng)友：整起來(lái)

自己動(dòng)手DIY“波士頓動(dòng)力狗”，這樣的實(shí)踐連樹莓派官方都點(diǎn)了贊。

網(wǎng)友們則紛紛表示：鵝妹子嚶，這真的很酷。

也有人迫不及待，打算自己動(dòng)手做起來(lái)了。

那么，整起來(lái)？

參考鏈接：

Mini Raspberry Pi Boston Dynamics–inspired robot

https://github.com/mike4192/spotMicro#Overview

https://gitlab.com/custom_robots/spotmicroai