我到處說(shuō)小米沒(méi)開(kāi)源,我真沒(méi)素質(zhì),其實(shí)人家已經(jīng)開(kāi)源了...不過(guò)是20個(gè)月前開(kāi)的,是我的鍋. 小米機(jī)械狗CyberDog云體驗(yàn) 其實(shí)在當(dāng)時(shí)我已經(jīng)寫(xiě)一個(gè)這樣的與體驗(yàn)的文章,聽(tīng)著群里面的慫恿還在微博上面私信了雷軍(真的是屬于教唆犯罪了),結(jié)果當(dāng)然是沒(méi)有尿我啦~ 不過(guò)之后也有讀者加我給我展示他買(mǎi)的狗子,哈哈哈,翻跟頭的聲音有點(diǎn)大了,之后AirLAB實(shí)驗(yàn)室也有一只狗子,不過(guò)我也沒(méi)有去摸了,遺憾~ 好了,閑話(huà)不多說(shuō)讓我們開(kāi)始今天的這個(gè)文章主題.Cyberdog主要使用了MIT的開(kāi)源代碼Mini Cheetah（也就是MPC） 以及 ROS 2的開(kāi)源平臺(tái)制作的一個(gè)機(jī)器人.

傳感器包括：Intel Realsense D450深度攝像頭、AI交互相機(jī)、雙目超廣角相機(jī)、TOF傳感器、環(huán)境光傳感器、超聲波傳感器、慣性測(cè)量單元、GPS模組、地磁傳感器、光流計(jì)、6MIC環(huán)型陣列、觸摸傳感器.

CyberDog全身的自由度是12，單腿的自由度是3，即每只腳大腿關(guān)節(jié)處有兩個(gè)電機(jī)，小腿關(guān)節(jié)處有一個(gè)電機(jī)，共12個(gè)電機(jī)。

12個(gè)電機(jī)的組合讓CyberDog可以自由地做出奔跑、跳躍、空翻等高難度動(dòng)作。據(jù)悉，這12個(gè)伺服電機(jī)均由小米自研，單個(gè)最大扭矩達(dá)32N·m，最大轉(zhuǎn)速為220rpm，可以讓這只14KG重的CyberDog以11.5km/h的速度前進(jìn).

CyberDog“小腦”使用的國(guó)內(nèi)知名芯片設(shè)計(jì)廠(chǎng)商全志科技的Allwinner MR813。MR813將負(fù)責(zé)MPC算法的執(zhí)行、運(yùn)動(dòng)控制、電源系統(tǒng)管理和OTA系統(tǒng)管理等工作。即CyberDog的四只腳以及上面的12個(gè)伺服電機(jī)，都將在MR813的控制下有序地行動(dòng)，讓CyberDog不會(huì)出現(xiàn)順拐或者“撲街”。也就是說(shuō)通過(guò)全志MR813芯片對(duì)全身的運(yùn)動(dòng)模塊進(jìn)行控制。

MR813是全志針對(duì)運(yùn)動(dòng)機(jī)器人市場(chǎng)推出的高性能SoC，4核A53架構(gòu)，主頻高達(dá)1.6GHz，擁有豐富的音視頻接口和運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)接口。

MR系列芯片已經(jīng)在在掃地機(jī)器人產(chǎn)品上被廣泛應(yīng)用，其中包括小米、石頭、追覓等。

藍(lán)色的全志的東西

就是這樣

Github上面的話(huà)是發(fā)現(xiàn)了一個(gè)新的庫(kù),是關(guān)于電機(jī)控制的固件的,我還沒(méi)有看代碼,不知道是什么樣的.

好了,今天的主角是Cyberdog.一開(kāi)始的代碼其實(shí)是小米自己的Gitlab服務(wù)器(應(yīng)該是),在后面的時(shí)候遷移到Github上面. 我們從軟件的構(gòu)架圖開(kāi)始代碼的研究之旅,你也不要問(wèn)我有沒(méi)有用,因?yàn)闆](méi)有人寫(xiě),寫(xiě)也是論文的解讀,個(gè)人覺(jué)得做產(chǎn)品最可貴的事情就是把論文變成代碼.可能這些文章就像老師說(shuō)的一樣,由于你的沒(méi)有耐心沒(méi)有寫(xiě)下去,但是總歸是有用的.

這個(gè)是軟件的構(gòu)架圖

系統(tǒng)框圖

這個(gè)看的可能更清晰

注意，這里兩個(gè)板子之間的通訊使用網(wǎng)口。

這個(gè)是在左上角的一部分節(jié)點(diǎn),作用是使用手機(jī)的APP控制,至于藍(lán)牙是模塊實(shí)現(xiàn)了：注冊(cè)藍(lán)牙GATT service，發(fā)送BLE廣播，等待手機(jī)APP連接成功后，接收APP發(fā)送的Wifi信息，實(shí)現(xiàn)Wifi的聯(lián)網(wǎng)操作，并返回聯(lián)網(wǎng)結(jié)果，以及通過(guò)APP提供的命令，實(shí)現(xiàn)藍(lán)牙手柄的掃描，連接，達(dá)到通過(guò)手柄控制CyberDog的目的。

手機(jī)這里我也沒(méi)有用過(guò),按照這個(gè)寫(xiě)法,應(yīng)該是可以在手機(jī)這里實(shí)時(shí)的看到狗子回傳的畫(huà)面,使用的RTSP,這個(gè)具體的控制使用的是GRPC.SHM是什么?我不知道,有同學(xué)可以給我解讀一下.

CAN是這里使用的通信方式,至于是什么作用,這里就看命名方式就行

就像這樣Node的作用,自己看名字吧,沒(méi)什么好說(shuō)的

燈傳感器,語(yǔ)音助手,觸摸檢測(cè),Intel的相機(jī)都是單獨(dú)的節(jié)點(diǎn)

這個(gè)是電池,還有語(yǔ)音功能,遠(yuǎn)程的控制命令

定位,建圖,追蹤的功能在這里

上面的所有服務(wù)都集成到DDS,做統(tǒng)一的處理

目前要讀的源碼就是這些,太多了,朋友

核心的庫(kù)目前就是這三個(gè)

最核心的事情都放在這里,ROS2

通用類(lèi)：

athena_bringup：?jiǎn)?dòng)系統(tǒng)相關(guān)，在ROS 2的Launch啟動(dòng)系統(tǒng)上設(shè)計(jì)了更簡(jiǎn)約的啟動(dòng)項(xiàng)管理，對(duì)啟動(dòng)腳本（Python3）和啟動(dòng)內(nèi)容進(jìn)行了隔離。通過(guò)簡(jiǎn)單的參數(shù)配置，新的節(jié)點(diǎn)或新的進(jìn)程便可被添加到啟動(dòng)項(xiàng)，而無(wú)需修改腳本內(nèi)容。同時(shí)也支持參數(shù)管理、調(diào)試和開(kāi)關(guān)等功能。

athena_grpc：機(jī)器人與外部通訊的媒介，目前與手機(jī)App進(jìn)行連接是基于GRPC的。

athena_utils：本項(xiàng)目的通用功能倉(cāng)，包括基于cascade_lifecycle修改的LifecycleNode基類(lèi)，和傳感器相關(guān)節(jié)點(diǎn)共用的基類(lèi)等。

media_vendor：多媒體相關(guān)應(yīng)用需要使用的CMake配置項(xiàng)。

toml11_vendor：toml11的橋接包。

感知類(lèi)

athena_bms：CyberDog上的電池管理模塊，主要負(fù)責(zé)電池信息的接收與分發(fā)。

athena_body_state：該模塊實(shí)現(xiàn)了整機(jī)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的感知功能，并通過(guò)BodyState上報(bào)posequat和speed_vector兩種message的數(shù)據(jù)（posequat表示整機(jī)姿態(tài)四元數(shù)；speed_vector表示整機(jī)運(yùn)動(dòng)的瞬時(shí)速度，單位：m/s）。

athena_lightsensor：該模塊創(chuàng)建了機(jī)器人感知系統(tǒng)中Light Sensor的service和publisher，當(dāng)機(jī)器人需要感知周?chē)h(huán)境光的強(qiáng)度時(shí)，可通過(guò)上層決策層啟動(dòng)該service和publisher，獲取環(huán)境光照度信息。

athena_obstacledetection：該模塊創(chuàng)建了機(jī)器人感知系統(tǒng)中Ultrasonic Sensor的service和publisher。

athena_scenedetection：該模塊為機(jī)器人提供場(chǎng)景檢測(cè)功能，通過(guò)定位芯片獲取當(dāng)前位置信息，同時(shí)通過(guò)衛(wèi)星信號(hào)質(zhì)量判斷機(jī)器人當(dāng)前處于室內(nèi)或室外。

交互類(lèi)：

bluetooth：該模塊實(shí)現(xiàn)了：注冊(cè)藍(lán)牙GATT service，發(fā)送BLE廣播，等待手機(jī)APP連接成功后，接收APP發(fā)送的Wifi信息，實(shí)現(xiàn)Wifi的聯(lián)網(wǎng)操作，并返回聯(lián)網(wǎng)結(jié)果，以及通過(guò)APP提供的命令，實(shí)現(xiàn)藍(lán)牙手柄的掃描，連接，達(dá)到通過(guò)手柄控制CyberDog的目的。

wifirssi：該模塊的主要功能是創(chuàng)建定時(shí)任務(wù)，實(shí)時(shí)查詢(xún)當(dāng)前已連接Wifi的信號(hào)強(qiáng)度，并通過(guò)ros2的topic通訊進(jìn)行傳輸。

audio_base：該模塊用于播放多段或單段不定長(zhǎng)PCM音頻數(shù)據(jù)、wav格式音頻文件，其底層實(shí)現(xiàn)為SDL2與SDL_mixer。

audio_interaction：該模塊用于實(shí)現(xiàn)整個(gè)音頻模塊的交互部分，主要包括與其它模塊之間關(guān)于通用播放的交互、語(yǔ)音助手相關(guān)控制與交互功能和與APP(grpc)之間關(guān)于音量調(diào)解的交互功能。

athena_audio

athena_camera：該模塊基于NVIDIA Argus和ROS 2實(shí)現(xiàn)了相機(jī)的基礎(chǔ)功能，包括拍照和錄像等，并為其他模塊（視覺(jué)SDK、圖傳等）提供調(diào)用接口。

athena_led：該模塊用于統(tǒng)一決策系統(tǒng)所有的LED燈效請(qǐng)求，基于ROS2 Service以及sensor_utils類(lèi)實(shí)現(xiàn)，通過(guò)定義不同client的LED消息優(yōu)先級(jí)以及timeout來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)CyberDog頭燈和尾燈的控制顯示功能。

athena_livestream

athena_touch:該模塊提供了topic為T(mén)ouchState的publisher, 繼承于athena_utils::LifecycleNode.

目前支持單指單擊報(bào)LPWG_SINGLETAP_DETECTED 和單指長(zhǎng)按3s報(bào)LPWG_TOUCHANDHOLD_DETECTED事件。

athena_wireless

決策類(lèi)：

athena_decisionmaker：面向業(yè)務(wù)層，負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)具體業(yè)務(wù)功能。目前提供了automation_manager、ception_manager、interaction_manager和motion_manager。分別用于自動(dòng)化功能、感知功能、人機(jī)交互功能和運(yùn)動(dòng)功能的管理和決策。該四個(gè)模塊均繼承cascade_manager，并在基礎(chǔ)上根據(jù)業(yè)務(wù)功能稍作改動(dòng)。

athena_decisionutils：決策相關(guān)功能的基類(lèi)和工具類(lèi)集合，負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)通用功能。目前提供了cascade_manager，該模塊繼承于athena_utils::LifecycleNode，具備級(jí)聯(lián)/并聯(lián)和單點(diǎn)控制的功能，可以快速管控其作用域下的節(jié)點(diǎn)的啟動(dòng)和關(guān)閉。

接口類(lèi)：

athena_interfaces：接口總抽象包。

automation_msgs：自動(dòng)化功能相關(guān)接口。

cascade_lifecycle_msgs：級(jí)聯(lián)節(jié)點(diǎn)相關(guān)接口。

ception_msgs：感知功能相關(guān)接口。

interaction_msgs：交互功能相關(guān)接口。

motion_msgs：運(yùn)動(dòng)功能相關(guān)接口。

這個(gè)是開(kāi)源的電機(jī)接口

SDK開(kāi)放了電機(jī)驅(qū)動(dòng)器和機(jī)身IMU傳感器接口，配合cyberdog 1.0.0.94及以上版本使用，方便用戶(hù)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)控制的二次開(kāi)發(fā)。

具體的一個(gè)接口

通用的接口

在電機(jī)的內(nèi)部還有很多的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

電機(jī)的控制信息

審核編輯 ：李倩