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介紹
SmallKat 是伍斯特理工學(xué)院的兩位學(xué)生（Keion Bisland 和 Xavier Little）在 Kevin Harrington 編寫的框架代碼下設(shè)計和制作的四足機(jī)器貓平臺，它采用 3D 打印，是一種低成本、開源的 16 自由度運動平臺。該平臺的目的是為了教育 / 研究提供一個完全開源的四足運動平臺，它同時面向高端玩具市場。和競爭對手的產(chǎn)品相比，該平臺使用業(yè)余的伺服系統(tǒng)和普通的電子器件，可以使得它的整體價格維持在一個非常低的水平上。
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SmallKat 有三種尺寸：微型、小型和 XL。其中，微型尺寸最小，重約一磅，和一只小貓咪的大小相當(dāng)，重量相近。小型版本是目前提供的產(chǎn)品，它有兩種不同的實現(xiàn)方案。XL 版本則是一個研究性的平臺，它是伍斯特理工學(xué)院 MQP 項目的產(chǎn)物。
詳細(xì)信息
在簡單版本的解決方案中，該電子平臺構(gòu)建在單個 ESP32 系統(tǒng)級芯片上，搭載了 16 個伺服驅(qū)動器、三個開關(guān)模式的去電池電路和一個 BNO055 慣性測量單元。該平臺使用了現(xiàn)成的零部件和印刷組件，所以很容易組裝。它使用 EPS32 芯片內(nèi)置的 WiFi 模塊上傳傳感器數(shù)據(jù)并下傳伺服位置信息。這種在線配置方式使得它非常容易開發(fā)，因為可以從附近的 PC 上運行運動學(xué) / 步行步態(tài)編碼。它的運動學(xué)模式可以即時切換，步行步態(tài) / 身體的控制也很容易靈活控制，無需重新啟動 SmallKats 上的控制器，從而支持快速開發(fā)。一旦算法最終確定了，我們將把它發(fā)布到 Git 上，它就可以加載第二種離線方式的配置，從而在其硬件的強(qiáng)實時循環(huán)中運行。該簡單版本平臺的缺點是，它要求房間里的 WiFi 信號必須保持穩(wěn)定。
第二種高級解決方案使用與 Wifi 版本相同的控制代碼，除此之外，它還會加載一個內(nèi)核，并在機(jī)器人板載的樹莓派上運行它。該配置使用 STM32 連接到 BNO055 慣性測量單元和伺服驅(qū)動器上，并通過 HID 將它們直接橋接到板載樹莓派上。這種解決方案的第一個版本使用了 Teensy，但是我們希望可以提供完全開源的軟件棧，所以切換到了自己開發(fā)的 STM32 板子上。相比于上文的簡單版解決方案，第二種方案更加昂貴，在整個開發(fā)循環(huán)中，需要將代碼推送到 git 服務(wù)器上，并重新啟動機(jī)器人控制軟件棧以加載新的代碼。這些權(quán)衡表明，研究人員可能同時需要這兩種解決方案，所以我們提供了兩種版本。此外，玩具市場只對完全獨立的電子產(chǎn)品感興趣，因為它不需要附近的 PC 機(jī)來啟動就能運行。
這個機(jī)器貓有個有趣的防摔倒功能。慣性測量單元會生成一個重力矢量，可以用它進(jìn)行計算，以判斷 SmallKat 是否翻倒。當(dāng)它偏離軸線到了一定程度，平臺上的運動學(xué)控制器將旋轉(zhuǎn)頭部和尾部以施加反科里奧利力，從而預(yù)防它摔倒。
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