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          華為天才少年稚暉君自制硬萌機(jī)器人,開源5小時,GitHub收獲317星!

          共 3368字,需瀏覽 7分鐘

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          2022-03-18 18:51




            肉眼品世界推薦  

          【導(dǎo)讀】失蹤人口回歸了!華為「天才少年」稚暉君這次帶來了一個又萌又硬的桌面小機(jī)器人ElectronBot。


          還記得上次那個「全棧自研」的給葡萄縫針的鋼鐵俠機(jī)械臂Dummy嗎?
           
           
          近3個月沒更的華為「天才少年」稚暉君帶著他的最新視頻來了!
           
           
          雖然跳票了一段時間,但他還是來了。網(wǎng)友紛紛表示:「失蹤人口回歸」。
           
          這次的項(xiàng)目叫ElectronBot,是個支線項(xiàng)目。稚暉君表示,整體難度不高。
           
          不如先看看整體效果如何?
           

          「電子」機(jī)器人如何造?

           
          在開始項(xiàng)目之前,稚暉君簡單介紹了一下選擇這個項(xiàng)目的動機(jī)。他戲稱:「這是一個撿到一個鼠標(biāo)墊,想配一臺電腦的故事。」
           
          眾所周知,稚暉君熱衷于收集各式各樣的「屏幕」。這次,他不知道從哪搞來了一塊圓形的LCD屏幕。
           
           
          靈光乍現(xiàn),稚暉君的DNA動了。
           
          簡單的手表、掛件已經(jīng)滿足不了他了。他打算做一個新穎的、「又萌又硬」的機(jī)器人。
           
          他的靈感一部分來自于早些年很火的「Anki Vector」、豐田推出的對話機(jī)器人「Kirobo Mini」、索尼曾經(jīng)推出的音樂蛋「Rolly」,還有外形酷似阿童木的迷你機(jī)器人「Robi」等等。
           
           
          但是稚暉君卻表示,這些機(jī)器人功能太單一,擴(kuò)展性和開放性還不強(qiáng)。
           
          他打算自己設(shè)計一臺桌面型的迷你機(jī)器人。
           
          上述的迷你機(jī)器人,受限于體積等因素,本身計算能力并不強(qiáng)。并且想要實(shí)現(xiàn)稍微智能點(diǎn)的交互,還得依賴手機(jī)的芯片。稚暉君銳評:「不夠優(yōu)雅,也不夠?qū)嵱谩!?/span>
           
           
          他想設(shè)計一款無需充電、隨時待機(jī)、有強(qiáng)大計算能力的機(jī)器人。
           
          他想到了一個辦法,就是把這臺機(jī)器人設(shè)計成一臺電腦的配件。那么就可以獲得電腦上的應(yīng)用程序、擁有其強(qiáng)大的算力、還能時刻連著USB充著電。
           
          有這等好事,機(jī)器人聽了都直點(diǎn)頭。
           
          因?yàn)長CD屏幕是圓形的,一臺圓潤可愛科幻風(fēng)的機(jī)器人原型就新鮮出爐了。
           
           
          稚暉君表示,這是他第一次嘗試用T-Spline曲面建模。成品機(jī)器人雙臂可動,有兩個自由度,身體和頭部各有一個自由度。
           
          而且稚暉君這人能處,有6個舵機(jī)他真塞。這可不簡單,機(jī)身這么小,稚暉君想了很多有創(chuàng)意的傳動方案。
           
          他希望機(jī)器人的手臂可以同時前后和左右旋轉(zhuǎn),而手臂的位置不足以塞下一個舵機(jī),因此只能把舵機(jī)都裝到肚子里去。
           
          同時,稚暉君還希望手臂的兩個角度可以進(jìn)行反驅(qū),所以彈簧扭簧這種東西就只能pass了。
           
          為了解決在狹小的機(jī)身中把動力從舵機(jī)傳遞到手臂,還要能實(shí)現(xiàn)動力雙向傳遞的問題,他設(shè)計了一種獨(dú)特的結(jié)構(gòu)。
           
          手臂前后的運(yùn)動由一個舵機(jī)通過齒輪嚙合進(jìn)行傳動,而另一個正交方向的運(yùn)動,則由另一個舵機(jī),通過T型推桿進(jìn)行傳動。
           
           
          這機(jī)器人別看小,肚子里一點(diǎn)空間都沒浪費(fèi),被稚暉君塞的滿滿的。真是強(qiáng)迫癥的福音啊。
           
          而機(jī)器人的底座則使用鋁CNC進(jìn)行加工。
           
          下一步,就該到電路設(shè)計環(huán)節(jié)了。
           
          稚暉君使用了Cortex-M4內(nèi)核MCU,STM32F4。用于驅(qū)動屏幕和控制舵機(jī)以及USB通信。
           
          由于芯片本身的USB功能只支持全速或是低速的USB,稚暉君在電路上添加了高速的USB-PHY芯片,成功將理論通信速率提高到了400Mbps。而最后實(shí)際的最高通信速率也有300Mbps。
           
           
          這個速度遠(yuǎn)高于UART、I^{2}C、SPI等短總線。這也給后續(xù)的軟件開發(fā)提供了更多可能性。
           
          主控板的設(shè)計相對就比較簡單了,兩層PCB就搞定了。這樣體積就做到了最小,和屏幕的面積保持了一致。
           
          機(jī)器人的身體內(nèi)部也有一個傳感器的板子,包括一個攝像頭,還有一個紅外手勢傳感器。
           
          還有一塊驅(qū)動板。因?yàn)槭忻嫔系亩鏅C(jī)只能接收pwm信號,進(jìn)行角度控制。
           
          這就有問題了。
           
          在這種情況下我們只能發(fā)送指令,讓舵機(jī)運(yùn)動,卻不能接收指令,從而知道它的運(yùn)動狀態(tài)。同時,想要讓舵機(jī)進(jìn)行反驅(qū),就必須能讓舵機(jī)隨時進(jìn)行輸出力矩的切換。
           
          傳統(tǒng)舵機(jī)雖然做不到這一點(diǎn),卻難不倒心靈手巧智商高的稚暉君。他對市面上的傳統(tǒng)3g舵機(jī)魔改了一通,設(shè)計了一個迷你的舵機(jī)驅(qū)動器。
           
           
          這個小驅(qū)動器支持I^{2}C總線通信,PID閉環(huán)控制,位置回傳,還能設(shè)置最大的輸出力矩,斷電儲存參數(shù)等等。
           
          這樣一來,原本6個普普通通的舵機(jī),被稚暉君巧手一點(diǎn),就成了6個熱乎乎的智能舵機(jī)。
           
          到這里,所有的硬件該有的都有了,也就該組裝了。
           
           
          看完稚暉君的組裝過程,小編不得不感嘆一句,誰說理工男是直男,只是他沒對你細(xì)膩而已。

          整個組裝過程一般人真搞不定。
           
          稚暉君給自己設(shè)計的小機(jī)器人起名叫Electron(電子)。Electron通過USB線和計算機(jī)相連,作為計算機(jī)的配件。
           
          換句話說,機(jī)器人叫「電子」,那通過USB連接的計算機(jī)就是「電子」的「腦子」,簡稱...
           
          「電腦」!?
           
           
          如果只是將其當(dāng)成一個播放器的話,這個機(jī)器人和之前提到的那些沒有太大區(qū)別。
           
          畢竟,稚暉君設(shè)計它的初心就是想把它作為一個工具機(jī)器人兼電腦配件,讓其能發(fā)揮一些更加實(shí)用的功能。
           
          他給電子開發(fā)了一套完整的、多層次的開放SDK。
           
           
          最上層是Electron Studio,屬于純圖形化的交互。
           
          如果想用自己寫的程序控制電子的話,稚暉君還提供了Electron Player庫。只通過及其簡單的代碼,便可鏈接和控制機(jī)器人,還可以設(shè)置播放內(nèi)容。
           
          如果還想以更硬核的方式進(jìn)行二次開發(fā),稚暉君還提供了更底層的Electron LowLevel庫。
           
          對此,稚暉君還做了一個范例,通過調(diào)節(jié)機(jī)器人右手實(shí)現(xiàn)控制電腦音量和亮度。
           
          利用機(jī)器人機(jī)身搭載的攝像頭和紅外手持傳感器,開發(fā)了通過AI算法識別手勢的程序。
           
           
          當(dāng)擺出不同手勢類型,就可以打開預(yù)先設(shè)定好的程序,或者切換桌面。
           
          最有意思的一個應(yīng)用是,稚暉君基于OpenPose開發(fā)了一個程序,用于單目的人體關(guān)鍵點(diǎn)檢測。
           
          如果有2臺機(jī)器人的話,就可以視頻了,而且你還可以通過手勢控制機(jī)器人運(yùn)動。
           
           
          稚暉君還給這個應(yīng)用起了一個特別的名字「量子糾纏」。
           
          最后,稚暉君還順便給電子做了一個收納盒,太精巧了。
           

          代碼開源


          視頻末,稚暉君附上了軟硬件開源地址:
          https://github.com/peng-zhihui/ElectronBot
           
          才剛剛發(fā)布沒幾個小時,都已經(jīng)有90個star,還有6個fork了。
           
          不得不說,天才少年的實(shí)力太強(qiáng)了。
           
           
          具體使用說明,稚暉君表示自己會稍晚點(diǎn)補(bǔ)充,先補(bǔ)個覺。
           
           
          包括此前他做的可以自動駕駛的自行車、機(jī)器臂等等,每個項(xiàng)目都會耗費(fèi)很大精力,再加上稚暉君也有自己的本職工作。
           

          網(wǎng)友:重新定義「軟核」

           
          重新定義「軟核」
           
           
          有網(wǎng)友希望下次稚暉君可以出一期「如何高效學(xué)習(xí)」的視頻。
           
           

          參考資料:

           https://b23.tv/SYUguUw
          來源:新智元


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