我設計并制造了一個有用的家用機器人，它可以在房子里導航，并幫助完成簡單的任務。

簡單的背景故事：五年前，當我14歲的時候，我開始嘗試制造一個有用的自主機器人。今天展示的這個機器人就是這個項目的最新版本。

機器人基地

機器人的底座包括驅動底座和計算硬件。驅動基礎非常簡單——一些舊的直流電機通過一些3D打印的錐齒輪驅動Mecanum車輪?；厣系囊磺卸加梢粋€Teensy 4.1微控制器控制。這可以控制馬達以正確的速度運行，使機器人移動到它想去的地方。

奧多姆輪子

這個版本的機器人有一個特別的添加，我稱之為“奧多姆之輪”。這些都是小全能輪，在軸上自由旋轉，用磁性編碼器測量。整個裝配在一個線性滑塊上，因此輪子可以很容易地上下移動，而不會受到大型重型機器人的影響。

這些輪子測量機器人在房間里移動時的位置。通過數(shù)學運算，你可以計算出機器人相當精確的位置，這有助于繪制地圖和導航。

電池

此外，這個機器人的一個新特點是它有一個LifePo4電池，可以讓機器人完全不受束縛地運行。

大腦

在機器人的背面，你可以看到Nvidia Jetson Nano(藍色)，它是運行導航的主要計算機。它會與機器人的其他組件對話，比如激光雷達和驅動底座，并計算出如何從房子的一個部分移動到另一個部分。

左邊是電源控制面板，在那里你可以打開機器人，控制各個部分的電源，或者充電。

塔和手臂

在我讓基本機器人在房子周圍駕駛并導航良好之后，我開始研究塔/手臂。這是一個機動的“scara”型設置。我設計了一個3D打印蝸桿齒輪設置為垂直軸，我喜歡看。

步進電機全部由CAN總線電機控制器控制，使接線超級容易。

瓶子夾

(還沒有全部連接好)我想讓機器人做的第一件事是給家人或客人取水送水。我決定從塑料水瓶開始，這樣我就不會不小心把水灑在我的大項目上。最終，我想在手臂上添加更多的附件，以獲得更多的功能。

CAD

機器人的一切都是在autodesk Fusion360中設計的。直到去年，我還是一名學生，所以我能夠利用學生執(zhí)照，允許我使用模擬等工具來測試手臂的耐用性和強度。

軟件

一切都通過ROS或機器人操作系統(tǒng)運行。這是大多數(shù)人運行的大系統(tǒng)，包括波士頓動力公司的機器人。

機器人使用激光雷達掃描儀和Xbox Kinect深度信息繪制房屋地圖。通過結合機器人的位置信息和激光數(shù)據(jù)，計算機創(chuàng)建了一張地圖，然后在地圖上自主導航。

機械臂是通過MoveIt來控制的，MoveIt是一種ROS系統(tǒng)，用于控制機械臂。有了MoveIt，你可以添加Kinect的深度數(shù)據(jù)，這樣手臂就能自動避開障礙物。我擁有的Jetson計算機不夠強大，無法同時運行映射和手臂控制，所以我將所有的手臂處理發(fā)送到我家的服務器上。

不遠的將來

我目前正在實施一個YOLO計算機視覺系統(tǒng)來檢測水瓶的頂部，這樣機器人就可以找到它們。我還需要連接一個微控制器連接到CAN總線電線來控制伺服瓶夾手。

未來

我想把杰森的電腦升級到更強大的，這樣我就可以在機器人上運行所有的計算了。此外，它將有利于取代舊的直流電機與無刷電機和磁場定向控制電機控制器，以提高精度和更高的效率。

本文編譯自hackster.io