用樹莓派DIY波士頓機器狗,幫你省下50萬:教程開源,人人可上手
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53萬一只的波士頓動力機器狗,玩不起怎么辦?
不如利用開源項目,拿樹莓派DIY一個,成本不到4000元。
這么一站,是不是就有波士頓動力狗那種feel了?
先來個熱身運動,展示一下靈活的關節:

通過三軸身體姿態控制,這樣一只樹莓派版波士頓動力狗,可以實現兩種運動模式。
一種是小跑姿態。這種4相步態下,機器狗對角線上的兩腿同時移動,能達到更快的移動速度。

另一種是步行姿態。這種結合身體運動的8相步態,有助于保持機器狗的平衡和穩定性。

這只機器狗由外國小哥Michael Romanko打造。
是不是感到有一絲心動?
那么不妨接著往下看,拿好這份精確到每個細節的開源教程,擁有自己的迷你波士頓動力狗不是夢。(狗頭)
硬件成本不到4000元
這只樹莓派機器狗基于開源的ThingVerse Spot Micro框架打造。外殼部分由噴嘴0.6的3D打印機制作。

軟件部分在運行Ubuntu 16.04的樹莓派3B計算機上實現。
所以首先,需要準備一個價值人民幣230元左右的樹莓派3B開發板。

控制部分的組件,包括價格不到30元,接口為I2C的伺服驅動PCA9685。
以及12個伺服電機PDI-HV5523MG,單個價格約為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,價格在160元左右。
穩壓器用到的是HKU5 5V/5A UBEC,為樹莓派、液晶面板、PCA9695控制板供電,價格折合人民幣約為45元。
整個一套下來,算上3D打印機,成本不超過4000元,甚至比斯坦福的廉價開源四足機器人Pupper成本(600-1000美元)更低。
△斯坦福Pupper
精確到每個細節的教程
Mike組裝教程比較簡略,但是給出自己參考的一個“微型機器狗AI”(SpotMicroAI)社區。
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器狗的每一步詳細,甚至連如何SSH連接到樹莓派的方法都有,力求每個人都能看懂。

首先是為樹莓派安裝操作系統,建議安裝PINN,這是一個增強版的NOOBS操作系統安裝器。
安裝好以后,系統自帶SSH和VNC,無需給樹莓派外接鍵鼠,可通過遠程方式對其進行調試。
△ 成功通過VNC連接到樹莓派
在PINN的眾多操作系統選項中選擇安裝Raspbian Lite。此后將斷開VNC連接,全部用SSH連接到樹莓派。

樹莓派系統自帶FTP,為了方便初學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,點擊Quickconnect即可連上樹莓派的文件系統。現在,您可以根據需要從SpotMicroAI拖放文件。

接下來進入最關鍵的步驟,安裝機器狗控制軟件,為了簡化安裝,作者已經寫好了腳本,安裝過程自動完成:
- ssh pi@192.168.1.XXcurl https://gitlab.com/custom_robots/spotmicroai/basic-runtime/-/raw/master/utilities/self_install.sh | bash
然后啟動通訊總線I2C。打開終端并運行以下命令:
- sudo raspi-config
然后從顯示選項進行以下更改: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:

機器狗外殼的3D打印文件也同時附送,作者建議使用0.6mm的噴嘴,層高設置為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試部分。
先下載JSON的格式的默認配置文件:https : //gitlab.com/custom_robots/spotmicroai/basic-runtime/-//blob/master/spotmicroai.default,將該文件放在用戶主目錄下。
打開校準工具,對12個伺服點擊進行校準,找到機器狗“休息”時電機的初始位置。
- cd ~/spotmicroai/calibration./calibration.sh

經過校準后的機器狗,就可以做出各種動作了。

等等,給機器狗尾部安裝的顯示屏有什么用呢?其實它可幫我們快速看到機器狗當前的狀態。

比如,在上面的面板里,我們能看到樹莓派CPU當前的溫度、與外部控制器的連接狀態、伺服控制板狀態,等等。
至此迷你機器狗就大功告成了。如果你不僅想組裝它,還想學習更高階的開發教程,那么可以去看一下Extra里的內容。
下一步計劃
現在Mike的迷你機器狗只能做一些簡單的動作,Mike下一步的計劃是讓它和波士頓動力的機器狗一樣智能。Mike未來的目標是:
1、加入激光雷達,通過SLAM實現房間的簡單2D映射。就像原版的波士頓動力機器狗一樣。
現在已經有人實現了Mike的第一個目標:

2、開發自動運動模塊,指導機器人圍繞感測到的2D環境執行簡單任務。例如在房間中導航,并避免撞到障礙物。
3、結合攝像頭或網絡攝像頭創建軟件模塊,進行基本的圖像分類。例如,感知到拳頭的閉合和張開,讓機器人對某個動作做出特定反應,實現手勢控制。
網友:整起來
自己動手DIY“波士頓動力狗”,這樣的實踐連樹莓派官方都點了贊。

網友們則紛紛表示:鵝妹子嚶,這真的很酷。
也有人迫不及待,打算自己動手做起來了。


那么,整起來?
參考鏈接:
https://www.raspberrypi.org/blog/mini-raspberry-pi-boston-dynamics-inspired-robot/
https://github.com/mike4192/spotMicro#Overview
https://gitlab.com/custom_robots/spotmicroai