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机器狗是怎么动起来的？这个up主花三个月自制硬核“机器人心脏”，可承载机械战甲

百家 作者：大数据文摘 2020-09-25 13:47:27
大数据文摘出品
作者：牛婉杨
 
还记得今年3月火遍b站的技术宅稚晖君吗？他的一则自制迷你电视的视频在b站有着397万的播放量，更是超越众多二次元视频荣登全站排行榜第5名。
 
为什么这则视频这么火？因为这个电视相当“硬核”，内行外行看了都觉得厉害的那种。
 
其实这是个长成电视模样的迷你Linux电脑，连个鼠标就能用！而且它还集人脸识别、语音助手等AI技术于一体，可以检测到人脸，还能用语音唤醒，充当一个迷你的语音助手。


稚晖君，一位自称野生钢铁侠的AI算法工程师，他自己也做过不少机器人项目。前不久，他带着新的作品来了，他自制了一款FOC（Field-Oriented Control）驱动器。
 
这块驱动器的厉害之处就在于，是稚晖君独自一人耗时三个月制成，软硬件通通由他一人开发。而且这块驱动器有“机器人心脏”之称，就连业界在制作机器人的时候也常会用到此方法来做驱动，比如MIT Mini Cheetah四足机器人的驱动单元中就用到了FOC制作的基础部件。
 
 
不仅如此，这块驱动器还被稚晖君称为“全能开发板”，除了应用在机器人领域，还能用来模拟各种物理效果！
 
话不多说，一起来看看。
 

驱动器变身全功能开发板，理论上能承载“机械外骨骼”


稚晖君表示，这个驱动器可以驱动市面上几乎所有类型的无刷电机，而且可以添加很多自定义功能。
 
这就是驱动器的全貌~ 带有CAN、USB、I2C等通信接口，单路最大驱动电流超过100A。除此之外，还有一块小小的OLED屏幕，分辨率为128x80。
 
迷你版双通道无刷电机驱动器
 
这块板子能干嘛呢？它可以同时驱动两个无刷电机和两个舵机。有点难懂？来看下面的例子。
 
比如通过控制电机1（下方），电机0（上方）也能随之驱动：
 
 
上面这个是最基础的，稍微调整一下，还可以变成单向驱动的棘轮。如下图所示，电机0可以跟随电机1在顺时针方向同步旋转，而电机0却无法逆时针回转，它只能做单向间歇运动。
 
   
看了这么多，那这两个电机有什么用途？接下来就要展示这个板子最酷的成果了——模拟机器人零件之间的协作，展示一下机器人是怎么动起来的。
 
现在这两个电机彼此之间是没有感应的，也就是说，当其中一方受到阻力，另一方是不知道的，显然这样是做不成机器人的。所以需要做一些调整，让其中一方感受到力的反馈。
 
于是，稚晖君又在固件里面新建了一个用户APP，把电机1的位置同步到电机0，同时把电机0的力矩缩小5倍之后同步给电机1。从下图中可以看到，电机1收到电机0的反馈后能明显感到阻力~
 
 
所谓的机械战甲、机械外骨骼就是人用肢体动作控制机器人外壳做出一模一样的动作。看到稚晖君展示的效果，是不是觉得有内味儿了~
 
稚晖君做了这样一个驱动器，明显是要搞事情啊！没错，这块板子就是稚晖君为后面的一个机器人项目准备的零件之一，这块板子将作为“机器人的心脏”。他之前还开发了一款夸克核心版，将作为这个机器人项目的“大脑”。
 
左手“心脏”，右手“大脑”
 
让我们小小的期待一下稚晖君的这个机器人项目吧~
 
话说回来，再看看稚晖君是怎么做成这块板子的吧。
 

花费三个月，经历数次失败，终于做出这块“机器人的心脏”

 
稚晖君感叹道，这是他在所有设计中，做的最曲折的一块板子，花了将近3个月的时间。因为这个是电流达到几十安的大功率器件，焊好的板子不能有一点bug，否则就废掉了。
 
稚晖君做废的板子~
 
一次次的失败也让稚晖君感到十分沮丧，但他并没有放弃，经过软硬件几十次的修复，终于成功的做出了这款FOC矢量控制驱动器~
 
稚晖君表示，这款驱动器的硬件设计参考了VESC和ODrive，在此基础上他进行了一些改进，也添加了很多功能。改进后的板子长这样

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