用樹莓派DIY波士頓機器狗省50萬:教程開源,人人可上手

2021-01-17 澎湃新聞

魚羊 曉查 發自 凹非寺

量子位 報導 | 公眾號 QbitAI

53萬一只的波士頓動力機器狗，玩不起怎麼辦？

不如利用開源項目，拿樹莓派DIY一個，成本不到4000元。

這麼一站，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，這樣一隻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，有助於保持機器狗的平衡和穩定性。

這隻機器狗由外國小哥Michael Romanko打造。

是不是感到有一絲心動？

那麼不妨接著往下看，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）

硬體成本不到4000元

這隻樹莓派機器狗基於開源的ThingVerse Spot Micro框架打造。外殼部分由噴嘴0.6的3D印表機製作。

軟體部分在運行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，採用的是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印表機，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作業系統，建議安裝PINN，這是一個增強版的NOOBS作業系統安裝器。

安裝好以後，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的眾多作業系統選項中選擇安裝Raspbian Lite。此後將斷開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軟體。

輸入樹莓派的IP位址、用戶名、密碼、埠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，安裝機器狗控制軟體，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

然後啟動通訊總線I2C。打開終端並運行以下命令：

sudo raspi-config

然後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體和樹莓派連接起來：

機器狗外殼的3D列印文件也同時附送，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列印速度。

完成硬體組裝後就是軟體調試部分。

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

經過校準後的機器狗，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麼用呢？其實它可幫我們快速看到機器狗當前的狀態。

比如，在上面的面板裡，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，那麼可以去看一下Extra裡的內容。

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、加入雷射雷達，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，並避免撞到障礙物。

3、結合攝像頭或網絡攝像頭創建軟體模塊，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。

那麼，整起來？

參考連結：

https://www.raspberrypi.org/blog/mini-raspberry-pi-boston-dynamics-inspired-robot/

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

https://gitlab.com/custom_robots/spotmicroai

— 完 —

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原標題：《用樹莓派DIY波士頓機器狗，幫你省下50萬：教程開源，人人皆可上手》

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