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这个有“自主意识”的机器狗,开源可自制

时间:2023-03-24 14:08:19 类型:技术知识
以动物为灵感的无人机和机器人越来越多,它们可以完成各种各样的任务,包括监视工业环境,当太危险时作为移动有效载荷运输系统代替人力。



今天分享的是一个模块化的LOTP机器狗,完全自由更换模块,不是一个单一的系统了。这种模块化方法允许机器人以比传统机器人更多的方式进行调整,并且随着新模块的引入,平台的功能可以大大增强。


这个有“自主意识”的机器狗,开源可自制



【LOTP 机器狗特征】



1)模块化结构开放开发:采用“即插即用”逻辑,可以快速安装新模块并获得新功能,可以通过增加电池模块来增加运行时间。项目范围内,除计算机、电池、稳压单元等基本单元外;还准备了无人机站、激光雷达、有害气体模块和备用电池单元。

2)可更新的软件:凭借其可更新的开源软件,可以添加许多新的特性和行为。

3)自主性特征:行走时根据障碍物改变方向,站立时可躲避接近的物体,受压时可调整高度保护,在斜面时可保持平衡,这些都是机器人可以进行的自主行为。
这个有“自主意识”的机器狗,开源可自制


4)远程控制:通过Wi-Fi接入,可通过控制执行器进行远程控制。可以从控制执行器访问和查看机器人上的摄像头图像和传感器数据。



5)探测能力:激光雷达模块可探测前方障碍物,气体探测模块可测量空气中爆炸性、窒息性、有毒气体的含量。压力传感器可以检测施加在腿部的外部压力,陀螺仪可以测量身体倾斜度。此外,还可以通过GPS获取地理经纬度坐标。

LOTP 机器狗整个项目还是蛮复杂的,软硬件内容都非常多。硬件部分需要准备整个机器人、各个模块、控制执行器、底盘和机构设计、3D 打印、能源消耗和分布规划、电路图和数据分布网络的设计。
这个有“自主意识”的机器狗,开源可自制


【机器狗组成部分】

软件方面需要编写通信协议、传感器相关代码、机器人控制算法、运动算法等,在这些代码中使用了 PI(比例 - 积分)控制。此外,还需要逆向运动学公式,开发了自己的运动学公式并成功地应用了它们。

在机器人的当前形式中,平台由默认配置的六个不同单元组成。核心是一个计算单元,负责收集输入、执行计算和输出动作,使用Teensy 3.5开发板,Teensy是一款微控制器开发板,用于构建各种很棒的 DIY 电子项目。Teensy 3.5 配有焊入式针座,并可产生足够多的数字中断,可以处理霍尔传感器的三个信号输入。由于具有大量的I/O,Teensy 3.5有能力执行很多其他任务,并且可使用内置 SD 卡进行数据记录。此外,核心还包含一个 Wi-Fi 模块、一个 GPS 模块和一个用于定位数据的陀螺仪。在模块和控制执行器中使用了 Arduino。单个电池单元通过其一对锂聚合物电池组为机器人供电,调节器单元将伺服系统的电压降至 6V,电子设备的电压降至 3.3v/5v。最后,位于腿部的压力传感器有助于行走,而摄像头模块可以抓取图像供以后使用。



为了让机器人移动,还开发了一个 DIY 遥控器,有一对用于基本动作的操纵杆。遥控器可以告诉机器人移动到哪里或激活自主动作,包括保持平衡、调整高度,甚至利用旋转 LiDAR 传感器的数据避开障碍物。LCD屏会显示当前遥测数据,一系列按钮可用于导航菜单和执行各种操作。Arduino Micro 通过向 ESP8266 模块发送串行数据来驱动并通过 Wi-Fi 与机器人通信。

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【机器狗的运动形式】


1) 固定姿势运动:随着逆运动学和运动学模型的成功应用,在静止姿势期间,轴向和矢量运动可以在 x、y、z 轴的不同方向上定向。



2)走路:以小跑的方式走路,任何时候都是2个脚在空中,2个脚在地面。整个运动分 2 个阶段进行,在步行算法中编写了运动学模型。

机器狗不会只限于行走,还具有几个提供附加功能的有趣扩展模块。其中之一是危险气体检测装置,它有一个 MQ-7 气体传感器,并持续监测一氧化碳和甲烷的存在。还有扩展单元无人机站模块,它可以让用户从移动平台发射无人机。

下载链接:https://github.com/SMDHuman/LOTPRobotdog2
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