稚晖|华为天才少年稚晖君自制硬萌机器人：开源5小时GitHub收获317星
华为天才少年稚晖君自制硬萌机器人：开源5小时GitHub收获317星
稿源：新智元
失踪人口回归了！华为“天才少年”稚晖君这次带来了一个又萌又硬的桌面小机器人ElectronBot 。 还记得上次那个“全栈自研”的给葡萄缝针的钢铁侠机械臂Dummy吗？近3个月没更的华为“天才少年”稚晖君带着他的最新视频来了！
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【稚晖|华为天才少年稚晖君自制硬萌机器人：开源5小时GitHub收获317星】
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虽然跳票了一段时间 ， 但他还是来了 。 网友纷纷表示：“失踪人口回归” 。
这次的项目叫ElectronBot ， 是个支线项目 。 稚晖君表示 ， 整体难度不高 。
不如先看看整体效果如何？
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“电子”机器人如何造？
在开始项目之前 ， 稚晖君简单介绍了一下选择这个项目的动机 。 他戏称：“这是一个捡到一个鼠标垫 ， 想配一台电脑的故事 。 ”
众所周知 ， 稚晖君热衷于收集各式各样的“屏幕” 。 这次 ， 他不知道从哪搞来了一块圆形的LCD屏幕 。
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灵光乍现 ， 稚晖君的DNA动了 。
简单的手表、挂件已经满足不了他了 。 他打算做一个新颖的、“又萌又硬”的机器人 。
他的灵感一部分来自于早些年很火的“Anki Vector”、丰田推出的对话机器人“Kirobo Mini”、索尼曾经推出的音乐蛋“Rolly” ， 还有外形酷似阿童木的迷你机器人“Robi”等等 。
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但是稚晖君却表示 ， 这些机器人功能太单一 ， 扩展性和开放性还不强 。
他打算自己设计一台桌面型的迷你机器人 。
上述的迷你机器人 ， 受限于体积等因素 ， 本身计算能力并不强 。 并且想要实现稍微智能点的交互 ， 还得依赖 手机 的芯片 。 稚晖君锐评：“不够优雅 ， 也不够实用 。 ”
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他想设计一款无需充电、随时待机、有强大计算能力的机器人 。
他想到了一个办法 ， 就是把这台机器人设计成一台电脑的 配件。 那么就可以获得电脑上的应用程序、拥有其强大的算力、还能时刻连着USB充着电 。
有这等好事 ， 机器人听了都直点头 。
因为LCD屏幕是圆形的 ， 一台圆润可爱科幻风的机器人原型就新鲜出炉了 。
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稚晖君表示 ， 这是他第一次尝试用T-Spline 曲面 建模 。 成品机器人双臂可动 ， 有两个自由度 ， 身体和头部各有一个自由度 。
而且稚晖君这人能处 ， 有6个舵机他真塞 。 这可不简单 ， 机身这么小 ， 稚晖君想了很多有创意的传动方案 。
他希望机器人的手臂可以同时前后和左右旋转 ， 而手臂的位置不足以塞下一个舵机 ， 因此只能把舵机都装到肚子里去 。
同时 ， 稚晖君还希望手臂的两个角度可以进行反驱 ， 所以弹簧扭簧这种东西就只能pass了 。
为了解决在狭小的机身中把动力从舵机传递到手臂 ， 还要能实现动力双向传递的问题 ， 他设计了一种独特的结构 。
手臂前后的运动由一个舵机通过齿轮啮合进行传动 ， 而另一个正交方向的运动 ， 则由另一个舵机 ， 通过T型推杆进行传动 。
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这机器人别看小 ， 肚子里一点空间都没浪费 ， 被稚晖君塞的满满的 。 真是强迫症的福音啊 。
而机器人的底座则使用铝CNC进行加工 。
下一步 ， 就该到电路设计环节了 。
稚晖君使用了Cortex-M4内核MCU ， STM32F4 。 用于驱动屏幕和控制舵机以及USB通信 。
由于芯片本身的USB功能只支持全速或是低速的USB ， 稚晖君在电路上添加了高速的USB-PHY芯片 ， 成功将理论通信速率提高到了400Mbps 。 而最后实际的最高通信速率也有300Mbps 。
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这个速度远高于UART、I^{2}C、SPI等短总线 。 这也给后续的软件开发提供了更多可能性 。
主控板的设计相对就比较简单了 ， 两层PCB就搞定了 。 这样体积就做到了最小 ， 和屏幕的面积保持了一致 。
机器人的身体内部也有一个传感器的板子 ， 包括一个摄像头 ， 还有一个红外手势传感器 。
还有一块驱动板 。 因为市面上的舵机只能接收pwm信号 ， 进行角度控制 。
这就有问题了 。
在这种情况下我们只能发送指令 ， 让舵机运动 ， 却不能接收指令 ， 从而知道它的运动状态 。 同时 ， 想要让舵机进行反驱 ， 就必须能让舵机随时进行输出力矩的切换 。
传统舵机虽然做不到这一点 ， 却难不倒心灵手巧智商高的稚晖君 。 他对市面上的传统3g舵机魔改了一通 ， 设计了一个迷你的舵机驱动器 。
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这个小驱动器支持I^{2}C总线通信 ， PID闭环控制 ， 位置回传 ， 还能设置最大的输出力矩 ， 断电储存参数等等 。
这样一来 ， 原本6个普普通通的舵机 ， 被稚晖君巧手一点 ， 就成了6个热乎乎的智能舵机 。
到这里 ， 所有的硬件该有的都有了 ， 也就该组装了 。
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看完稚晖君的组装过程 ， 小编不得不感叹一句 ， 谁说理工男是直男 ， 只是他没对你细腻而已 。
整个组装过程一般人真搞不定 。
稚晖君给自己设计的小机器人起名叫Electron（电子） 。 Electron通过USB线和计算机相连 ， 作为计算机的配件 。
换句话说 ， 机器人叫“电子” ， 那通过USB连接的计算机就是“电子”的“脑子” ， 简称...
“电脑”！？
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如果只是将其当成一个播放器的话 ， 这个机器人和之前提到的那些没有太大区别 。
毕竟 ， 稚晖君设计它的初心就是想把它作为一个工具机器人兼电脑配件 ， 让其能发挥一些更加实用的功能 。
他给电子开发了一套完整的、多层次的开放SDK 。
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最上层是Electron Studio ， 属于纯图形化的交互 。
如果想用自己写的程序控制电子的话 ， 稚晖君还提供了Electron Player库 。 只通过及其简单的代码 ， 便可链接和控制机器人 ， 还可以设置播放内容 。
如果还想以更硬核的方式进行二次开发 ， 稚晖君还提供了更底层的Electron LowLevel库 。
对此 ， 稚晖君还做了一个范例 ， 通过调节机器人右手实现控制电脑音量和亮度 。
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当摆出不同手势类型 ， 就可以打开预先设定好的程序 ， 或者切换桌面 。
最有意思的一个应用是 ， 稚晖君基于OpenPose开发了一个程序 ， 用于单目的人体关键点检测 。
如果有2台机器人的话 ， 就可以视频了 ， 而且你还可以通过手势控制机器人运动 。
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稚晖君还给这个应用起了一个特别的名字“量子纠缠” 。
最后 ， 稚晖君还顺便给电子做了一个收纳盒 ， 太精巧了 。
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代码开源
视频末 ， 稚晖君附上了软硬件开源地址 。
才刚刚发布没几个小时 ， 都已经有90个star ， 还有6个fork了 。
不得不说 ， 天才少年的实力太强了 。
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具体使用说明 ， 稚晖君表示自己会稍晚点补充 ， 先补个觉 。
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包括此前他做的可以自动驾驶的自行车、机器臂等等 ， 每个项目都会耗费很大精力 ， 再加上稚晖君也有自己的本职工作 。
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网友：重新定义“软核”
重新定义“软核”
有网友希望下次稚晖君可以出一期“如何高效学习”的视频 。
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