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手搓ROS机器人！全开源了！
2024-12-03 16:25:55 阅读量：577

做了一个【能走】【能看】【能听】【会说】【懂思考】的机器人——小白机器人!

疑似小白军训画面流出……

小白机器人

对标《超能陆战队》的小白机器人！（未来的目标）

那么，小白有些什么功能？软硬件怎么设计？结构设计有些什么小巧思？全开源了吗？

功能&亮点

”

演示一下！

语言交互，事事有回应▼

小白机器人

“视力不错”的活泼机器人一枚鸭~

小白机器人

硬件设计

”

做硬件前，首先要确定一下小白机器人的核心CPU

我有两种选择——近些年火热的【ESP32】和昂贵的【Linux SOC】，然而最终，我还是选择了能跑Linux的RK3566芯片。

为啥？明明它价格昂贵、功耗高、发热重、体积大……

但是！在Linux系统下，它编程更加自由，功能更加容易扩展，有大量的开源项目可供使用，不必自己重新造轮子，例如下文中会提到的强大的ros系统

我是如何让机器人【活】起来的？只确定核心CPU，可不够！

为了和用户进行人机交互，显示个表情包啥的，提供必要的情绪价值，确定了处理器之后，机器人上肯定少不了一块液晶屏！

要想让机器人能看见这个世界，还需要安装一个摄像头

要机器人能听会说，麦克风和扬声器也是必须要的

要实现机器人能走路，最简单的方式就是安装两个差速轮，并且为了支持它到处跑，电池供电也是必不可少的

另外为了机器人在室内环境中能够避障和导航，我还为小白机器人的顶部配备了单线激光雷达

为了实现机器人常见的离线命令词控制，内置了离线语音芯片

为了实现待机充电，在机器人内部做了电源切换和充电电路

……

所以，电路具体怎么设计？下滑查看！

电路图

通过香橙派3B+STM32控制板实现硬件部分。STM32控制板主要用于实现电源管理和移动底盘控制。

硬件整体框架

原理图1

原理图2

PCB图

电池盒转接板

USB线转接板

USB串口板

硬件参数

产品型号：newbot1.0
主芯片SOC：Rockchip RK3566
CPU：四核64位Cortex-A55 1.8GHz
NPU：1T算力支持TensorFlow/ONNX/PyTorch模型转换
VPU：H.264/H.265/JPEG硬件编解码
RAM：LPDDR4 2GB
ROM：eMMC 32GB
Wi-Fi+蓝牙：Wi-Fi 5+BT 5.0
控制芯片MCU：STM32F103C8T6
电池容量：两节18650共7000mAh 3.7V
机器人尺寸：直径12cm 高度约10cm
摄像头分辨率：1280x800 30FPS
屏幕尺寸：1.28寸SPI圆形屏幕
操作系统：Ubuntu20.04
ROS版本：ROS1 Noetic

采购清单

硬件采购清单如下，仅供参考

以下不包括底盘PCB单面SMT用到的元器件，如果两面全手工焊接需要根据原理图另行购买元器件

采购清单

软件设计

”

小白机器人的软件在ROS框架下构建。

下图是本项目的三大主要软件功能，包括——语音交互、图像识别、移动导航。

三大主要软件功能

图像识别和移动导航的实际效果，如下图所示~

图像识别和移动导航

下面，分享一下图像采集流程：

读取USB相机原始的JPEG格式数据
解码和缩放，送入yolov6处理模块
处理得到检测框和绘制了检测框的图像
然后送入跟踪模块，得到绘制了跟踪结果的图像
最后送到JPEG编码节点
发布出去方便电脑或手机接收查看

注意这里的解码、缩放以及最后的编码都是调用了RK3566的硬件编解码能力，而yolov6使用了RK3566 RKNN的AI加速能力。

其他处理流程，包括：

底盘控制节点base_control
雷达驱动节点/m1c1_mini
离线唤醒命令处理节点wakeup_process
纯python编写的语音处理节点audio
精确移动和旋转命令执行节点/move_client_cmd和/move_server

项目所有资料已全开源，可以前往开源网址了解详情：https://oshwhub.com/lw95/newbot

想完成小白机器人，需要掌握ROS的命令行工具、可视化工具、工程编译方法、ROS Launch文件、C++和Python语言等开发基础。如果需要相关的入门视频资料，也可以进入开源网址查看~

ROS（机器人操作系统，Robot Operating System）是专为机器人软件开发所设计出来的一套电脑操作系统架构。

结构

”

小白机器人外壳基于Solidworks软件绘制。

3D打印采用光固化打印。

3D打印

内部结构设计，在直径12厘米的圆柱体内，从下至上大致分成了电机、电池、主板、激光雷达四层空间，做到了体积小巧但功能丰富。

内部结构

激光雷达支持YDLidar X2、M1C1_MINI、乐动LD14等多款雷达。注意：根据激光雷达的类型不同，孔位位置不同，要选用不同的上壳结构：

不同的壳上结构

开源网址

”

本项目已开源！

——想复刻？想给作者点赞？可复制开源网址 前往原文。

开源网址：https://oshwhub.com/lw95/newbot

　|　机器人

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MAX3485EESA+T/RS-485/RS-422芯片		5.99
DS18B20+/温度传感器		4.38
ADUM1201ARZ-RL7/数字隔离器		5.28
ADM2483BRWZ-REEL/隔离式RS485/422收发器		9.36
OPA2189IDR/精密运放		6.83
STM32F103RCT6/单片机(MCU/MPU/SOC)		6.5
STM32F103VCT6/单片机(MCU/MPU/SOC)		7.05
STM32F103CBT6/单片机(MCU/MPU/SOC)		5.75
STM32F103ZET6/单片机(MCU/MPU/SOC)		10.9
AMC1311BDWVR/特殊功能放大器		4.95

手搓ROS机器人！全开源了！

激光雷达支持YDLidar X2、M1C1_MINI、乐动LD14等多款雷达。注意：根据激光雷达的类型不同，孔位位置不同，要选用不同的上壳结构：

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