我設(shè)計(jì)并制造了一個(gè)有用的家用機(jī)器人，它可以在房子里導(dǎo)航，并幫助完成簡(jiǎn)單的任務(wù)。

簡(jiǎn)單的背景故事：五年前，當(dāng)我14歲的時(shí)候，我開(kāi)始嘗試制造一個(gè)有用的自主機(jī)器人。今天展示的這個(gè)機(jī)器人就是這個(gè)項(xiàng)目的最新版本。

機(jī)器人基地

機(jī)器人的底座包括驅(qū)動(dòng)底座和計(jì)算硬件。驅(qū)動(dòng)基礎(chǔ)非常簡(jiǎn)單——一些舊的直流電機(jī)通過(guò)一些3D打印的錐齒輪驅(qū)動(dòng)Mecanum車(chē)輪?；厣系囊磺卸加梢粋€(gè)Teensy 4.1微控制器控制。這可以控制馬達(dá)以正確的速度運(yùn)行，使機(jī)器人移動(dòng)到它想去的地方。

奧多姆輪子

這個(gè)版本的機(jī)器人有一個(gè)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(zhuǎn)，用磁性編碼器測(cè)量。整個(gè)裝配在一個(gè)線性滑塊上，因此輪子可以很容易地上下移動(dòng)，而不會(huì)受到大型重型機(jī)器人的影響。

這些輪子測(cè)量機(jī)器人在房間里移動(dòng)時(shí)的位置。通過(guò)數(shù)學(xué)運(yùn)算，你可以計(jì)算出機(jī)器人相當(dāng)精確的位置，這有助于繪制地圖和導(dǎo)航。

電池

此外，這個(gè)機(jī)器人的一個(gè)新特點(diǎn)是它有一個(gè)LifePo4電池，可以讓機(jī)器人完全不受束縛地運(yùn)行。

大腦

在機(jī)器人的背面，你可以看到Nvidia Jetson Nano(藍(lán)色)，它是運(yùn)行導(dǎo)航的主要計(jì)算機(jī)。它會(huì)與機(jī)器人的其他組件對(duì)話，比如激光雷達(dá)和驅(qū)動(dòng)底座，并計(jì)算出如何從房子的一個(gè)部分移動(dòng)到另一個(gè)部分。

左邊是電源控制面板，在那里你可以打開(kāi)機(jī)器人，控制各個(gè)部分的電源，或者充電。

塔和手臂

在我讓基本機(jī)器人在房子周?chē){駛并導(dǎo)航良好之后，我開(kāi)始研究塔/手臂。這是一個(gè)機(jī)動(dòng)的“scara”型設(shè)置。我設(shè)計(jì)了一個(gè)3D打印蝸桿齒輪設(shè)置為垂直軸，我喜歡看。

步進(jìn)電機(jī)全部由CAN總線電機(jī)控制器控制，使接線超級(jí)容易。

瓶子夾

(還沒(méi)有全部連接好)我想讓機(jī)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(kāi)始，這樣我就不會(huì)不小心把水灑在我的大項(xiàng)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(jī)器人的一切都是在autodesk Fusion360中設(shè)計(jì)的。直到去年，我還是一名學(xué)生，所以我能夠利用學(xué)生執(zhí)照，允許我使用模擬等工具來(lái)測(cè)試手臂的耐用性和強(qiáng)度。

軟件

一切都通過(guò)ROS或機(jī)器人操作系統(tǒng)運(yùn)行。這是大多數(shù)人運(yùn)行的大系統(tǒng)，包括波士頓動(dòng)力公司的機(jī)器人。

機(jī)器人使用激光雷達(dá)掃描儀和Xbox Kinect深度信息繪制房屋地圖。通過(guò)結(jié)合機(jī)器人的位置信息和激光數(shù)據(jù)，計(jì)算機(jī)創(chuàng)建了一張地圖，然后在地圖上自主導(dǎo)航。

機(jī)械臂是通過(guò)MoveIt來(lái)控制的，MoveIt是一種ROS系統(tǒng)，用于控制機(jī)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(dòng)避開(kāi)障礙物。我擁有的Jetson計(jì)算機(jī)不夠強(qiáng)大，無(wú)法同時(shí)運(yùn)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(wù)器上。

不遠(yuǎn)的將來(lái)

我目前正在實(shí)施一個(gè)YOLO計(jì)算機(jī)視覺(jué)系統(tǒng)來(lái)檢測(cè)水瓶的頂部，這樣機(jī)器人就可以找到它們。我還需要連接一個(gè)微控制器連接到CAN總線電線來(lái)控制伺服瓶夾手。

未來(lái)

我想把杰森的電腦升級(jí)到更強(qiáng)大的，這樣我就可以在機(jī)器人上運(yùn)行所有的計(jì)算了。此外，它將有利于取代舊的直流電機(jī)與無(wú)刷電機(jī)和磁場(chǎng)定向控制電機(jī)控制器，以提高精度和更高的效率。

本文編譯自hackster.io