Microduck Hardware Explained: How to Build an Original DIY RL Biped Robot

توضیح سخت‌افزار Microduck: چگونه یک ربات دوپای RL اورجینال DIY بسازیم

میکروداک به سرعت به یکی از کوچک‌ترین ربات‌های مورد بحث در سال ۲۰۲۶ تبدیل شده است. شرکت Pollen Robotics آن را به عنوان یک ربات دوپای ۲۵ سانتی‌متری با وزن تقریبی ۸۰۰ گرم، ۱۵ عملگر، یک دوربین، حسگر عمق، دو IMU و یک حلقه کنترل یادگیری تقویتی ۵۰ هرتزی معرفی می‌کند. قیمت پیش‌سفارش اولیه آن ۳۹۹ دلار است، در حالی که نرم‌افزار، شبیه‌ساز و جریان کار یادگیری تقویتی آن برای توسعه‌دهندگان منتشر شده است تا بررسی و گسترش یابد.


این ترکیب به طور طبیعی سوالی را مطرح می‌کند:

> آیا سازندگان می‌توانند یک ربات یادگیری تقویتی به سبک میکروداک از قطعات موجود در بازار بسازند؟

پاسخ کوتاه این است که بله، اگر هدف یک ربات دوپای DIY اصلی باشد که همان ایده‌های مهندسی را بررسی کند. این مسئولانه نیست که وعده یک کپی ارزان و یک به یک از میکروداک داده شود.پولن رباتیک نرم‌افزار را منتشر کرده است، اما فهرست کامل رسمی مواد سخت‌افزاری، CAD آماده تولید، شماتیک‌های PCB، نقشه‌های کابل یا دستورالعمل‌های مونتاژ را منتشر نکرده است.

این راهنما بنابراین سه کار را به دقت انجام می‌دهد:

  1. مشخصات رسمی را از حقایق موجود در کد منبع رسمی جدا می‌کند؛
  2. اجزای توسعه عملی را شناسایی می‌کند بدون اینکه آن‌ها را به عنوان BOM رسمی ارائه دهد؛
  3. یک معماری ربات DIY اصلی را پیشنهاد می‌کند که نیازی به کپی‌برداری از پوسته Microduck، برندینگ، فایل‌های تولید یا الکترونیک‌های منتشر نشده ندارد.

اطلاعیه مهم استقلال

این یک نظر فنی مستقل و راهنمای انتخاب قطعات توسط rcdrone.top. rcdrone.top است و با پولن رباتیک یا هگینگ فیس وابسته، مجاز، حمایت شده یا تأیید نشده است.“Microduck”، “Pollen Robotics”، “Hugging Face”، “DYNAMIXEL”، “ROBOTIS” و تمام نام‌ها و علامت‌های تجاری دیگر متعلق به صاحبان مربوطه خود هستند و تنها برای شناسایی و بحث در مورد محصولات مربوطه استفاده می‌شوند.

هیچ rcdrone.top محصولی نباید به عنوان یک قطعه رسمی Microduck بازاریابی شود مگر اینکه یک قطعه اصیل باشد که تحت برند خود تولیدکننده به فروش برسد و به درستی به عنوان چنین شناسایی شود. بردها و کیت‌های شخص ثالث باید از نام‌هایی مانند برد توسعه دوپای RL, کیت سیم‌کشی ربات 15 سرو, یا سازگار با توسعه نرم‌افزار Microduck, استفاده کنند و پس از آن یک تأیید سازگاری واضح ارائه دهند.

چه چیزی رباتیک گرده به طور رسمی تأیید می‌کند

صفحه محصول رسمی Microduck تأیید می‌کند که مشخصات کلی زیر وجود دارد:

ویژگی مشخصات رسمی اعلام شده
ارتفاع تقریباً 25 سانتی‌متر
وزن تقریباً 800 گرم
عملگرها 15 موتور
ادراک دوربین، LiDAR/حس عمق، و دو IMU
کنترل onboard حلقه سیاست 50 هرتز
رفتارهای شامل شده هفت حرکت یا خانواده رفتار آموزش‌دیده
نرم‌افزار SDK متن باز، شبیه‌سازی، و پشته آموزش RL
قیمت پیش‌سفارش معرفی $399 قبل از مالیات و حمل و نقل

این حقایق مفید هستند، اما آنها یک BOM در سطح مؤلفه نیستند.

شماره‌های قطعه دقیق باید به طور جداگانه مورد بررسی قرار گیرند.

چه چیزی می‌توان از مخزن نرم‌افزاری رسمی تعیین کرد

یک زمان‌سنج ربات باید بداند که کدام پورت سریال را باز کند، به کدام دستگاه‌ها آدرس دهد، کدام پوشش دوربین را بارگذاری کند و کدام رجیسترها را بخواند. به همین دلیل، مخزن نرم‌افزاری رسمی اطلاعات بیشتری درباره معماری الکتریکی نسبت به صفحه بازاریابی فاش می‌کند.

کد عمومی و مستندات طراحی فعلی به این معماری اشاره دارند:

عملکرد جزء یا رابط مبتنی بر شواهد اعتماد
کامپیوتر لینوکس خانواده Radxa Zero 3W، Rockchip RK3566 بالا: فایل‌های رسمی استقرار و مراجع درخت دستگاه
عملگرهای مشترک ۱۵ سروو کلاس ROBOTIS DYNAMIXEL XL330 بالا: مستندات رسمی موتور-باس
حسگر اصلی جهت‌گیری LSM6DSV16X بر روی یک imu_to_dxl برد رابط بالا: کد رسمی باس و حسگر
دوربین ماژول سازگار با IMX219 / دوربین Raspberry Pi v2 بالا: درخت دستگاه رسمی و پیکربندی رسانه
حسگر عمق چندمنطقه‌ایVL53L5CX یا خانواده VL53L8CX بالا: مسیر نرم‌افزاری رسمی ToF
کدک صوتی TLV320AIC3104 بالا: پیکربندی درخت دستگاه صوتی رسمی
IMU ثانویه BMI088 متوسط-بالا: در پیکربندی موجود است اما به عنوان غیرفعال یا استفاده‌نشده علامت‌گذاری شده است
باس موتور و IMU TTL نیمه‌دوطرفه 3 سیمه، پروتکل DYNAMIXEL 2.0, 1 Mbps بالا: کد کنترل رسمی
API بین‌فرایندی ربات JSON-RPC بر روی سوکت‌های یونیکس بالا: مستندات معماری رسمی

اینها یافته‌های پشتیبانی‌شده توسط کد منبع, یک BOM تولیدی صادر شده توسط Pollen Robotics نیست. سخت‌افزار ممکن است قبل یا در حین تولید تغییر کند.

مهم‌ترین انتخاب سخت‌افزاری: 15 سرو موتور هوشمند

Microduck بر اساس سرو موتورهای PWM معمولی ساخته نشده است. سیستم کنترل آن به یک باس سرو دیجیتال چندگانه و بازخورد وضعیت مفصل وابسته است.

شواهد به 15 عملگر ROBOTIS DYNAMIXEL XL330-M288-T-class اشاره دارد. چهارده مفصل در سیاست یادگرفته‌شده شرکت می‌کنند؛ عملگر پانزدهم دهان یا منقار را تحت کنترل سطح بالاتر عمل می‌کند.

مشخصات مرجع XL330-M288-T

پارامتر مقدار
ابعاد 20 × 34 × 26 میلی‌متر
وزن 18 گرم
نسبت دنده 288.4:1
دقت موقعیت 12 بیت، 4,096 شمارش در هر دور
منبع تغذیه توصیه شده 5.0 ولت
محدوده ورودی نامی 3.7–6.0 ولت
گشتاور استاتیک 0.52 N·m در 5 ولت؛ 0.60 N·m در 6 ولت
سرعت بدون بار 103 دور در دقیقه در 5 ولت؛ 123 دور در دقیقه در 6 ولت
ارتباطات TTL نیمه‌دوطرفه، پروتکل DYNAMIXEL 2.0
بازخورد موقعیت، سرعت، جریان/PWM، ولتاژ، دما و وضعیت

برای یک دوپا یادگرفته، جرم 18 گرم به اندازه‌ی مقدار گشتاور اهمیت دارد. جایگزینی هر عملگر با یک سروو سری 55 گرمی تقریباً 555 گرم به 15 مفصل اضافه می‌کند قبل از اینکه براکت‌ها بزرگتر شوند. این موضوع اینرسی اندام، مرکز جرم، رفتار ضربه و مشکل انتقال شبیه‌سازی به واقعیت را تغییر می‌دهد.

چرا یک سروو هابی با گشتاور بالا به طور خودکار جایگزین نمی‌شود

یک عملگر کاندید باید در برابر تمام این الزامات ارزیابی شود:

  • بسته‌بندی تقریباً 20 × 34 × 26 میلی‌متر؛
  • جرم هدف نزدیک یا کمتر از 20 گرم؛
  • بک‌لاش کم و موقعیت صفر قابل تکرار؛
  • بازخورد موقعیت مفصل مطلق؛
  • بازخورد سرعت و ترجیحاً مرتبط با جریان یا گشتاور؛
  • تلمتری دما و ولتاژ تأمین؛
  • دسترسی چند سروو با قطعیت؛
  • عرض باند کافی برای یک حلقه کنترل خارجی 50 هرتز؛
  • پروتکل میزبان مستند؛
  • سیستم تأمین که می‌تواند شتاب همزمان و سقوط‌ها را تحمل کند.

مقایسه گشتاور استال به تنهایی گمراه‌کننده است. گشتاور استال یک محدودیت کوتاه‌مدت است، نه یک نقطه عملیاتی ایمن و مداوم.

جایگزین‌های سرو: چه چیزی واقع‌گرایانه است؟

گزینه 1: ROBOTIS XL330-M288-T — کمترین ریسک نرم‌افزاری

استفاده از همان خانواده عملگر بهترین شانس را برای یک توسعه‌دهنده DIY فراهم می‌کند تا رفتار منتشر شده‌ی باس، نقشه‌ی ثبت، سیگنال‌های بازخورد، ابعاد و دینامیک‌های یادگرفته شده را مطابقت دهد.

معایب این گزینه هزینه است. در قیمت‌گذاری خرده‌فروشی معمول، 15 عدد سرو واقعی XL330 می‌تواند به اندازه یا بیشتر از قیمت اولیه ربات کامل هزینه داشته باشد. ارزش این مسیر سازگاری و دسترسی به توسعه است، نه لزوماً قیمت کل پایین‌تر.

بهترین برای: توسعه‌دهندگانی که می‌خواهند با کمترین تغییرات عملگر، زمان اجرای رسمی، کنترل مفصل و آموزش شبیه‌سازی به واقعیت را مطالعه کنند.

گزینه 2: Unitree S288 — یک جایگزین مکانیکی با اندازه امیدوارکننده

Unitree S288 به طور غیرمعمولی جالب است زیرا ابعاد خارجی آن نزدیک به کلاس XL330 است و وزن لیست شده آن تقریباً 19.5 گرم است.این دستگاه از یک موتور بدون برس، دو انکودر مطلق و یک باس دیجیتال نیمه‌دوطرفه استفاده می‌کند.

این دستگاه از نظر الکتریکی یا نرم‌افزاری با XL330 سازگار نیست:

  • منبع توصیه شده در کلاس 12.6 ولت است نه 5 ولت؛
  • ارتباط از پروتکل ثابت 6 مگابیت بر ثانیه Unitree استفاده می‌کند نه پروتکل DYNAMIXEL 2.0؛
  • چیدمان ثبت‌نام و معنای کنترل متفاوت است؛
  • دینامیک‌های مفصل و ضرایب کنترلر متفاوت هستند؛
  • درایور موتور و سیاست ربات باید تطبیق داده شده و اعتبارسنجی شوند.

مدل S288 بهترین توصیف به عنوان یک کاندید برای طراحی جدید دوپای RL است، نه یک جایگزین Microduck.

بهترین برای: یک ربات اصلی با عملکرد بالا که درایور آن بازنویسی شده، معماری قدرت جداگانه و سیاست‌های دوباره آموزش دیده دارد.

گزینه ۳: Feetech STS3215 — گشتاور مقرون به صرفه، ربات‌های مختلف

STS3215 یک باس سری دیجیتال، بازخورد موقعیت و به طور قابل توجهی گشتاور بیشتری را ارائه می‌دهد. نسخه‌های معمولی تقریباً ۴۵.۲ × ۲۴.۷ × ۳۵ میلی‌متر و ۵۵ گرم هستند.

این اعداد آن را برای جایگزینی یک به یک در یک ربات ۷۰۰–۸۰۰ گرمی نامناسب می‌سازد. رباتی که حول سرووهای STS3215 طراحی شده باشد، بزرگتر و سنگین‌تر خواهد بود و به براکت‌های اصلی، مدل جرم جدید، توزیع قدرت جدید، نرم‌افزار کنترل جدید و آموزش RL جدید نیاز خواهد داشت.

این هنوز می‌تواند یک عملگر آموزشی خوب برای یک ربات دوپای بزرگتر روی میز باشد.

بهترین برای: یک ربات آموزشی بزرگتر با هزینه کمتر که نیاز به هندسه و سیاست‌های دقیق Microduck ندارد.

گزینه ۴: سرووهای PWM معمولی — مناسب فقط برای یک پروژه ساده

سرووهای PWM می‌توانند یک ربات را از طریق حرکات برنامه‌ریزی شده حرکت دهند، اما بیشتر مدل‌ها موقعیت، سرعت، جریان، ولتاژ و دما را که این معماری انتظار دارد، به صورت همزمان ارائه نمی‌دهند. آنها برای بازتولید حلقه کنترل یادگیری منتشر شده توصیه نمی‌شوند.

بهترین برای: نمایش‌های حرکتی کند، انیماترونیک، یا یک ربات الهام‌گرفته از مرغابی مقدماتی بدون ادعای سازگاری با سیاست.

کامپیوتر اصلی و هوش مصنوعی onboard

نرم‌افزار رسمی به خانواده Radxa Zero 3W اشاره دارد. این دستگاه از Rockchip RK3566 استفاده می‌کند، یک SoC چهار هسته‌ای Cortex-A55 با گرافیک Mali-G52، پشتیبانی سخت‌افزاری از ویدیو و یک NPU کوچک. این برد همچنین Wi-Fi و Bluetooth را در یک فرم فاکتور ۶۵ × ۳۰ میلی‌متری شبیه Raspberry Pi Zero ارائه می‌دهد.

RADXA ZERO 3W RK3566 development board shown from front and rear sides

این انتخاب منطقی است زیرا کامپیوتر onboard ممکن است نیاز به انجام چندین وظیفه به طور همزمان داشته باشد:

  • استنتاج سیاست ONNX در 50 هرتز؛
  • بازخورد مشترک و منطق ایمنی؛
  • پخش ویدئو 720p از طریق WebRTC؛
  • کدگذاری H.264 سخت‌افزار Rockchip؛
  • تشخیص شی RKNN با نرخ پایین؛
  • ارتباط با کنترلر بازی بلوتوث و تلفن؛
  • تأمین Wi-Fi؛
  • به‌روزرسانی‌های نرم‌افزاری امضا شده و بازگشت به نسخه قبلی.

آیا می‌توان از یک Raspberry Pi Zero 2 W به عنوان جایگزین استفاده کرد؟

این می‌تواند برای یک ربات توسعه‌ای فقط حرکتی یا ساده مفید باشد و یادداشت‌های رسمی نشان می‌دهند که یک پروتوتایپ قبلی از Pi Zero 2 W استفاده کرده است. این یک جایگزین شفاف برای کل پشته فعلی نیست. کدگذاری ویدئویی Rockchip MPP، استنتاج RKNN، پوشش‌های درخت دستگاه، نگاشت‌های سریال و اسکریپت‌های استقرار نیاز به تغییر خواهند داشت.

برای اولین پیشنهاد محصول، استراتژی قطعات ایمن‌تر به شرح زیر است:

  • Radxa Zero 3W با پیکربندی RAM/eMMC به‌وضوح بیان‌شده؛
  • پخش‌کننده حرارت سازگار؛
  • هدر 40 پینی؛
  • کابل ریبون IMX219 تأییدشده؛
  • تصویر سیستم‌عامل آزمایش‌شده و راهنمای تنظیمات خاص نسخه.

دیگر یک SBC را به عنوان "کاملاً سازگار با Microduck" بازاریابی نکنید مگر اینکه نرم‌افزار و مجموعه جانبی کامل را آزمایش کرده باشید.

حسگر جهت‌گیری: یک IMU بر روی باس سرو

یکی از زیباترین بخش‌های معماری، برد imu_to_dxl است. به جای اینکه کامپیوتر لینوکس IMU اصلی را از طریق یک تراکنش جداگانه I²C بخواند، این برد مانند یک دستگاه دیگر در باس DYNAMIXEL عمل می‌کند.

طراحی کنترل رسمی از شناسه باس 200 استفاده می‌کند و یک بلوک حسگر فشرده را در کنار 15 عملگر می‌خواند.شواهد به یک ST LSM6DSV16X اشاره دارد، یک IMU شش محوره با یک موتور ادغام حسگر SFLP درون‌بردی.

حلقه کنترل مصرف می‌کند:

  • سه محور ژیروسکوپ، که در ±500 درجه در ثانیه پیکربندی شده‌اند؛
  • سه مؤلفه کواترنیون به صورت فشرده با دقت نیمه؛
  • یک مؤلفه کواترنیون چهارم بازسازی شده بر روی میزبان.

یک جایگزین DIY قانونی تمیزتر

به جای کپی‌برداری از یک طرح PCB منتشر نشده Pollen، یک برد رابط اصلی از دیتاشیت‌های عمومی و مستندات پروتکل طراحی کنید:

  • LSM6DSV16X؛
  • یک MCU کوچک مانند STM32G0 یا CH32V203؛
  • یک مدار TTL نیمه‌دوطرفه 3.3 ولت اصلی؛
  • یک طرح PCB اصلی و قرارگیری کانکتور؛
  • فریمور نوشته شده به‌طور مستقل که رفتار مستند شده رو به میزبان را پیاده‌سازی می‌کند.

اگر فریمور از Apache-2 استفاده کند.0 کد منبع، حق نشر، مجوز و الزامات NOTICE را حفظ کنید. اگر به طور مستقل از مشخصات پروتکل عمومی پیاده‌سازی شده است، آن فرآیند را مستند کنید و سوابق طراحی را نگه دارید.

این نوع برد یک فرصت محصول آینده قوی برای rcdrone.top, است اما باید به طور عمومی نامگذاری شود—به عنوان مثال، آداپتور باس سرو دیجیتال به IMU—و بیانیه سازگاری آن باید نسخه‌های نرم‌افزاری آزمایش شده را شناسایی کند.

حسگر عمق: VL53L5CX و VL53L8CX

ربات از یک حسگر زمان پرواز چندمنطقه‌ای ST به جای LiDAR مکانیکی اسکن‌کننده استفاده می‌کند. خانواده‌های VL53L5CX و VL53L8CX جدیدتر می‌توانند یک شبکه فاصله 8 × 8 را از طریق I²C تولید کنند. شواهد نرم‌افزاری عمومی به آدرس 0x29 و نرخ عملیاتی حدود 15 هرتز در این کاربرد اشاره دارد.

برای یک پروژه DIY، یک برد VL53L8CX استاندارد با یک کانکتور Qwiic یا STEMMA QT ساده‌ترین انتخاب است.این از کپی کردن PCB حسگر اصلی جلوگیری می‌کند و جایگزینی آن آسان است.

متغیرهای بالقوه محصول شامل:

  • بریک اوت VL53L8CX بدون پوشش؛
  • بریک اوت به همراه کابل کوتاه Qwiic؛
  • بریک اوت به همراه سخت‌افزار نصب؛
  • بسته حسگر و SBC تست شده.

زاویه دید حسگر، جنس پنجره، زاویه نصب، کالیبراسیون تداخل و کشش‌های I²C باید مستند شوند. یک ماژول که از همان چیپ استفاده می‌کند به طور خودکار برای همان ربات کالیبره مکانیکی نمی‌شود.

دوربین: IMX219 همچنان انتخاب عملی است

پیکربندی نرم‌افزار به یک ماژول IMX219, که به طور معمول به عنوان دوربین Raspberry Pi v2 فروخته می‌شود، اشاره دارد. مسیر رسانه منتشر شده از حالت حسگر 1080p30 استفاده می‌کند و یک استریم WebRTC 720p30 از طریق کدگذار سخت‌افزاری Rockchip تولید می‌کند.

ماژول IMX219 یک محصول جذاب است زیرا به طور گسترده در دسترس است و توسط بسیاری از SBCها پشتیبانی می‌شود.با این حال، خریداران باید بدانند:

  • فاصله کابل ریبون و جهت تماس؛
  • نوع لنز استاندارد، NoIR یا واید-انگل؛
  • زاویه دید افقی؛
  • آیا تصویر باید در سخت‌افزار چرخانده شود؛
  • کدام پوشش درخت دستگاه آزمایش شده است؛
  • آیا ماژول با کدگذاری H.264 سخت‌افزاری کار می‌کند.

نسخه‌های واید-انگل و NoIR باید به عنوان گزینه‌های توسعه فروخته شوند، نه به عنوان جایگزین‌های دقیق اپتیکی برای دوربین تولیدی تأیید نشده.

گزینه‌های صوتی

پیکربندی رسمی درخت دستگاه یک کدک صوتی TLV320AIC3104 را شناسایی می‌کند. خود HAT تولیدی سخت‌افزار باز نیست و شماتیک کامل آن در دسترس نیست.

یک ربات DIY اصلی می‌تواند از یکی از سه رویکرد استفاده کند:

  1. مبدل صوتی USB: آسان‌ترین برای ادغام، اما فضای بیشتری را اشغال می‌کند و به یک اتصال USB نیاز دارد.
  2. برد کدک I²S اصلی: ورودی میکروفن و خروجی بلندگو را پشتیبانی می‌کند، اما به کار بیشتری در لینوکس و PCB نیاز دارد.
  3. تقویت‌کننده I²S MAX98357A: جمع و جور و آسان برای خروجی صدا، اما ضبط میکروفن را فراهم نمی‌کند.

برای یک rcdrone.top کیت توسعه اولیه، صدا باید اختیاری باشد. یک کیت حرکتی و حسگری پشتیبانی از آن آسان‌تر از یک برد است که در نسخه اول خود، قدرت با جریان بالا، ارتباطات سروو نیمه‌دوپلکس، دوربین، میکروفن، بلندگو و ساعت‌های کدک را ترکیب می‌کند.

طراحی قدرت: فرضیه‌ای که حل نشده است را کپی نکنید

این ناحیه‌ای است که یک راهنمای DIY مسئول باید محتاط باشد.

کار عمومی مهندسی معکوس ربات را با یک باتری لیتیوم-یونی NP-F سری 2S مرتبط می‌کند و دامنه کاری 6.6–8.2 ولت را گزارش می‌دهد. با این حال، یک XL330-M288-T خرده‌فروشی به طور رسمی فقط برای 3.7–6.0 ولت ارزیابی شده است.

تا زمانی که یک ربات تولید حمل و نقل اندازه‌گیری نشده است، فرض نکنید که یک باتری NP-F به طور مستقیم به سرووهای خرده‌فروشی XL330 متصل است. محصول نهایی ممکن است شامل یک رگولاتور منتشر نشده، ریل‌های قدرت جداگانه، یک نوع عملگر سفارشی، یا جزئیات دیگری باشد که در مواد عمومی نمایان نشده است.

معماری قدرت DIY ایمن‌تر

برای رباتی که از سرووهای XL330-M288-T خرده‌فروشی استفاده می‌کند:

  • تنظیم ریل سروو در محدوده ولتاژ منتشر شده توسط سازنده؛
  • تأمین یک ریل 5 ولت جداگانه و پایدار برای SBC در صورت امکان؛
  • استفاده از فیوز یا دستگاه حفاظت قابل بازنشانی؛
  • شامل یک کلید برق فیزیکی و توقف اضطراری قابل دسترسی؛
  • اندازه‌گیری سیم‌کشی برای جریان گذرا و افت ولتاژ؛
  • طراحی نکنید بر اساس “15 × جریان استال” به عنوان یک وضعیت عملیاتی مداوم، اما تست‌های بدترین حالت گذراهای همزمان را انجام دهید؛
  • ثبت ولتاژ ریل در حین ایستادن، ضربه‌ها و رویدادهای مفصل مسدود شده؛
  • استفاده از یک پک باتری محافظت شده و یک شارژر مناسب برای آن شیمی و تعداد سری.

هر rcdrone.top کیت قدرتی آینده باید دامنه ورودی، خروجی‌های تنظیم‌شده، امتیازهای مداوم و اوج، قطبیت کانکتور، اندازه سیم، رفتار حفاظتی و ترکیب دقیق سروو/SBC آزمایش‌شده را بیان کند.

پشته نرم‌افزاری که ربات را جالب می‌کند

زمان اجرای عمومی ربات عمدتاً به زبان Rust نوشته شده و به‌طور عمدی از یک چارچوب بزرگ رباتیک اجتناب می‌کند.خدمات آن بر اساس مسئولیت جدا شده است:

خدمات نقش
robotd حلقه کنترل 50 هرتز، اتوبوس موتور، حسگرها، سیاست‌های یادگرفته شده و ایمنی
configd Wi-Fi، هویت، جفت‌سازی و پیکربندی سیستم
updaterd نسخه‌های امضا شده، بررسی‌های سلامت، تغییر نسخه و بازگشت به نسخه قبلی
btd انتقال API بلوتوث
padd ورودی دسته بازی USB/بلوتوث
mediad دوربین، GStreamer، سخت‌افزار H.264، و WebRTC
tofd فریم‌های عمق چندمنطقه‌ای
خدمات تشخیص وظایف ادراک مبتنی بر RKNN

فرایندها از طریق یک قرارداد JSON-RPC بر روی سوکت‌های یونیکس ارتباط برقرار می‌کنند. این جداسازی برای یک ربات DIY ارزشمند است: یک فرایند رفتار ناموفق نیازی به تخریب شبکه یا مسیر به‌روزرسانی ندارد.

یادگیری تقویتی و شبیه‌سازی به واقعیت

جریان کاری عمومی از شبیه‌سازی MuJoCo، یادگیری تقویتی به سبک PPO، تصادفی‌سازی دامنه و صادرات ONNX استفاده می‌کند. مستندات فعلی یک رابط سیاست 50 هرتز با 61 مقدار مشاهده و 14 عمل مفصل را توصیف می‌کند.

درس حیاتی این است که یک سیاست آموزش‌دیده شامل فرضیات درباره ربات فیزیکی است:

  • جرم و اینرسی لینک;
  • مرکز جرم;
  • سرعت سرو و پاسخ گشتاور;
  • بازی و اصطکاک;
  • تاخیر فرمان;
  • تقویت‌کننده‌های کنترل;
  • رفتار ولتاژ تأمین;
  • محدودیت‌های مفصل;
  • تماس با زمین و هندسه پا.

تغییر به یک سرو دیگر یا تغییر قاب تنها یک جایگزینی مکانیکی نیست. شبیه‌ساز باید به‌روزرسانی شود و سیاست معمولاً نیاز به آموزش مجدد و اعتبارسنجی در دنیای واقعی دارد.

برای ایمنی، آزمایش‌های اولیه باید از یک سازه پشتیبانی، تقویت‌کننده‌های کاهش‌یافته، محدودیت‌های مفصل محافظه‌کارانه، یک منطقه کف واضح، محافظ چشم در صورت لزوم و یک قطع‌کننده برق قابل دسترسی استفاده کنند. ربات‌های کوچک هنوز می‌توانند انگشتان را بگیرند، دنده‌ها را آسیب بزنند یا قطعات چاپی شکسته را پرتاب کنند.

یک نقشه راه عملی سه مرحله‌ای DIY

مرحله 1: کیت سنسور و نرم‌افزار

بدون پاها شروع کنید.

قطعات پیشنهادی:

  • Radxa Zero 3W;
  • دوربین IMX219;
  • ماژول VL53L8CX;
  • ماژول LSM6DSV16X;
  • گیم‌پد بلوتوث;
  • کابل‌های ریبون، کابل‌های Qwiic و یک منبع تغذیه پایدار.

این مرحله لینوکس، ضبط دوربین، فریم‌های عمق، داده‌های جهت‌گیری، بلوتوث و استقرار نرم‌افزار را بدون هزینه و ریسک 15 عملگر تأیید می‌کند.

مرحله 2: دستگاه توسعه یک پا با پنج سروو

قطعات پیشنهادی:

  • پنج سروو XL330-M288-T;
  • رابط سروو TTL اصلی یا تأیید شده;
  • منبع تغذیه تنظیم شده با جریان بالا 5 ولت;
  • فیوز، سوئیچ و سیم‌کشی ایمن;
  • یک فریم تست اصلی;
  • محافظ‌های چاپ شده و یک نگهدارنده.

این مرحله زمان‌بندی باس، شناسه‌های مفصل، کالیبراسیون، محدودیت‌های جریان، بازخورد موقعیت، تنظیمات گین و پارامترهای شبیه‌سازی را تأیید می‌کند. یک کیت یک پا همچنین محصولی قابل دسترس‌تر از مجبور کردن هر خواننده به خرید 15 سروو به طور همزمان است.

مرحله 3: دوپای اصلی 14+1 عملگر

تنها پس از دو مرحله اول، یک سازنده باید ادغام کند:

  • 10 عملگر پا؛
  • چهار عملگر سر و گردن؛
  • یک عملگر منقار یا گیره اختیاری؛
  • پیوندها و هندسه محفظه اصلی؛
  • پایه‌های حسگر اصلی؛
  • سیم‌کشی و برد توزیع قدرت اصلی؛
  • ظاهر اصلی که شل یا رنگ‌های متمایز Microduck را تقلید نمی‌کند.

شبیه‌ساز باید از جرم‌های اندازه‌گیری شده، محورهای مفصل، محدودیت‌های عملگر و اینرسی‌ها از سخت‌افزار خود سازنده استفاده کند—نه هندسه تولیدی کپی شده.

دسته‌های قطعات پیشنهادی برای rcdrone.top

قوی‌ترین فرصت تجاری یک "کیت کلون" تأیید نشده نیست. بلکه مجموعه‌ای از اجزای توسعه مستند است که مشکلات ادغام خاصی را حل می‌کند.

محصولاتی که می‌توانند ابتدا معرفی شوند

  • بردهای Radxa Zero 3W با انواع RAM و ذخیره‌سازی مشخص؛
  • سرووهای اصلی ROBOTIS XL330-M288-T به صورت تکی و در بسته‌های ۳، ۵ و ۱۵ عددی؛
  • کابل‌های سروو ۳ پین JST XL330 در طول‌های مختلف تأیید شده؛
  • رابط‌های توسعه TTL سازگار با DYNAMIXEL؛
  • ماژول‌های دوربین IMX219 و کابل‌های ریبون متناسب؛
  • ماژول‌های VL53L8CX 8 × 8 ToF؛
  • بردهای توسعه LSM6DSV16X؛
  • گیم‌پدهای بلوتوث؛
  • باتری‌های محافظت‌شده، نگهدارنده‌های باتری و شارژرهای مطابق؛
  • ماژول‌های تغذیه ۵ ولت تنظیم‌شده با امتیازهای پیوسته و اوج صادق؛
  • فیوزها، سوئیچ‌ها، هارنس‌های تغذیه XT30/JST و سخت‌افزار M2؛
  • بسته‌های توسعه بلبرینگ و اتصالات برای دوپای کوچک اصلی.

محصولات اصلی با ارزش بالاتر برای توسعه

  • مبدل IMU به باس سرو دیجیتال؛
  • رابط ربات با جریان بالا HAT با باس TTL مستند؛
  • هارنس سیم‌کشی رنگی 15 سرو؛
  • فریم توسعه RL با یک پایه؛
  • بسته حسگر و محاسبات تست شده؛
  • فریم دوپای اصلی طراحی شده از CAD بدون پیش‌زمینه؛
  • تصویر نرم‌افزاری نسخه‌بندی شده و مستندات راه‌اندازی.

هر فهرست مبتنی بر سازگاری باید شامل جدولی مانند این باشد:

ادعا معنی
قطعه اصلی قطعه برند اصلی از تولیدکننده نامبرده
رابط الکتریکی سازگار ولتاژ، منطق، کانکتور و پروتکل آزمایش شده‌اند
نیاز به تطبیق درایور سخت‌افزار تنها پس از تغییرات نرم‌افزاری قابل استفاده است
نیاز به بازآموزی سیاست‌ها سیاست‌های حرکتی منتشر شده نباید انتظار داشته باشید که کار کنند
فقط برای استفاده در توسعه ربات مصرف‌کننده نهایی تأیید شده نیست

پنج اشتباه که باید از آن‌ها پرهیز کرد

1.فهرست بازسازی شده را "لیست BOM رسمی Microduck"

نامیدن

این لیست رسمی نیست مگر اینکه Pollen Robotics آن را به عنوان چنین منتشر کند. از تحلیل سخت‌افزاری مبتنی بر شواهد, لیست اجزای پشتیبانی شده توسط کد منبع, یا راهنمای قطعات توسعه.

استفاده کنید.

2. فروش مش‌های شبیه‌سازی به عنوان قطعات تولید تجاری

هندسه شبیه‌سازی ممکن است برای تولید ناقص باشد و بازسازی‌های شخص ثالث مجوزهای غیرتجاری را برای دارایی‌های مش مربوطه گزارش می‌دهند. بدون تأیید مجوز و دریافت هرگونه اجازه لازم، از فروش مشتقات چاپی خودداری کنید. به جای آن، CAD اصلی ایجاد کنید.

3. استفاده از لوگوهای Microduck، عکاسی محصولات یا آثار هنری بسته‌بندی بدون اجازه

از نمودارها و عکس‌های اصلی قطعاتی که واقعاً می‌فروشید استفاده کنید. به جای کپی کردن دارایی‌های بصری آن، به صفحه محصول رسمی لینک دهید.

4.توصیف یک کیت شخص ثالث به عنوان رسمی یا تأیید شده

از یک بیانیه استقلال برجسته استفاده کنید. از نام‌های گیج‌کننده مانند "HAT میکروداک رسمی"، "برد جایگزین میکروداک" یا لوگوی محصولی که شبیه برند اصلی است، خودداری کنید.

5. فرض کردن اینکه ابعاد مشابه به معنای رفتار مشابه است

یک عملگر با ابعاد مشابه ممکن است از ولتاژ، پروتکل، مدل بازخورد، منحنی گشتاور و محدودیت حرارتی دیگری استفاده کند. ممکن است هنوز به یک درایور جدید و اعتبارسنجی سیاست نیاز باشد.

سؤالات متداول

آیا میکروداک متن باز است؟

نرم‌افزار ربات عمومی آن تحت مجوز Apache License 2.0 مجوز دارد و Pollen Robotics همچنین جریان شبیه‌سازی و یادگیری تقویتی را منتشر می‌کند. این به طور خودکار هر طراحی مکانیکی، PCB، لوگو، عکس یا نام محصول را برای تولید تجاری آزاد نمی‌کند.

آیا این یک BOM رسمی میکروداک است؟

خیر.این متن ترکیبی از مشخصات رسمی منتشر شده و هویت‌های قطعاتی است که توسط پیکربندی نرم‌افزاری رسمی پشتیبانی می‌شوند. باید به عنوان یک راهنمای توسعه در نظر گرفته شود، نه یک BOM تولید.

آیا می‌توانم یک میکروداک ارزان‌تر با سرووهای استاندارد بسازم؟

شما می‌توانید یک دوپای الهام‌گرفته از مرغابی بسازید، اما سرووهای PWM استاندارد بازخورد سروو هوشمند و باس دیجیتال قطعی استفاده شده در معماری کنترل منتشر شده را تولید نمی‌کنند. نتیجه نیاز به الکترونیک، نرم‌افزار، مکانیک و آموزش متفاوتی خواهد داشت.

آیا سرووهای Unitree S288 می‌توانند جایگزین سرووهای XL330 شوند؟

آنها برای یک ربات جمع و جور اصلی امیدوارکننده هستند زیرا اندازه و وزن آنها نزدیک است. آنها جایگزین‌های مستقیم نیستند: ولتاژ، پروتکل، دستورات، بازخورد و دینامیک متفاوت است.

آیا می‌توانم از سیاست‌های یادگرفته شده رسمی پس از تغییر سخت‌افزار استفاده کنم؟

این را فرض نکنید.حتی تغییرات کوچک در جرم، اینرسی، اصطکاک، بازگشت، پاسخ موتور، گین‌های کنترلر یا زمان‌بندی می‌تواند رفتار شبیه‌سازی به واقعیت را مختل کند. شبیه‌سازی را به‌روزرسانی کرده و سیاست را دوباره آموزش یا تنظیم کنید.

بهترین خرید اولیه چیست؟

برای کارهای نرم‌افزاری و ادراکی، با کیت میز محاسبات و حسگر شروع کنید. برای کارهای حرکتی، با یک دستگاه تک‌پایه پنج سروو شروع کنید. هر دو مسیر ریسک را کاهش داده و قطعات قابل استفاده مجدد برای ربات کامل بعدی ایجاد می‌کنند.

حکم نهایی

میکروداک ارزشمند است زیرا نشان می‌دهد که یک ربات کوچک یادگیری تقویتی می‌تواند عملگرهای هوشمند سبک، بازخورد وضعیت همزمان، استنتاج درون‌برد، بینایی، حس عمق، کنترل بلوتوث و به‌روزرسانی‌های نرم‌افزاری قوی را در یک پلتفرم قابل دسترس ترکیب کند.

فرصت DIY مسئولانه این است که طراحی محصول متمایز آن را کپی نکنید.هدف این است که از معماری منتشر شده یاد بگیریم و یک ربات جدید بر اساس:

  • سرووهای بازخورد سبک؛
  • یک باس نیمه‌دوطرفه قطعی؛
  • یک SBC لینوکس با پشتیبانی سخت‌افزاری ویدئو؛
  • یک IMU ترکیبی، حسگر ToF چندمنطقه‌ای و دوربین جمع و جور؛
  • مکانیک و الکترونیک اصلی؛
  • یک مدل MuJoCo اندازه‌گیری شده؛
  • سیاست‌های دوباره آموزش دیده که با سخت‌افزار واقعی مطابقت دارند.

این مسیر به سازندگان یک پروژه مفید می‌دهد، به توسعه‌دهندگان فضایی برای بهبود طراحی می‌دهد و به rcdrone.top یک کاتالوگ پایدار از سرووهای هوشمند، حسگرها، بردهای محاسباتی، کابل‌ها، ماژول‌های قدرت و کیت‌های توسعه اصلی ارائه می‌دهد—بدون اینکه یک محصول شخص ثالث را به عنوان ربات رسمی معرفی کند.

منابع و مطالعه بیشتر

---

بازگشت به وبلاگ

Leave a comment

Please note, comments need to be approved before they are published.