HCR家用机器人开源项目平台

机器人梦想的第一步

由DFRobot与机器人爱好者论坛携手打造

项目资料：wiki.roboticfan.com/hcr.ashx     (请复制到IE浏览器打开)

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演示视频：（请复制到IE浏览器打开）

roboticfan HCR研究组 最新DEMO

走直线1 
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走直线2  
http://player.youku.com/player.php/sid/XODMwNDA1NTY=/v.swf
碰撞传感器试验 

设计

• 外形：圆形
• 长度：34.2cm
• 宽度：31.3cm
• 高度：26.6cm
• 净重：3Kg左右
• 移动速度：1米/秒
• 驱动方式：2轮差分驱动，1万向轮
• 电机：12V空心杯行星齿轮减速电机，功率17W，转速120rpm,含12线2相编码器,空载转速：8100RPM（转每分钟）
• 直    　径：30mm
• 电机长度：42mm
• 总共长度：85mm
• 出轴直径：6mm
• 出轴长度：35mm
• 输出功率：17W
• 扭　　矩：大扭矩
• 空载电流：75mA
• 堵转电流：1400mA
• 编码器：光电式
• 输出路数：ＡＢ双路输出
• 每圈脉冲：12CPR（脉冲每圈）
• 减速比：64：1
• 轮子直径：136mm
• 爬坡能力：20度

项目简介

家庭看护机器人作为一个移动平台，用户可通过有线无线网络、远程网络、手机等通讯方式实现对该平台的控制，以此完成对家庭信息、状态的远程监控，并可通过遥控或自主移动、避障等方式达到既定的目标地点，完成用户指定的动作，同时，在电量不足时，除了相应的声光报警外，还需具备自动充电功能。
本项目的最终目的是希望通过制作该机器人，让更多的机器人爱好者能充分的融入到机器人中，在提高大家制作水平的同时，能让更多的爱好者把机器人“玩起来”。另外，可通过本项目进一步挖掘机器人的社会需求，让机器人早日融入大家的生活。

设计预想功能

1. 有接触式避障和非接触式避障功能。这是室内巡航的基本条件。
2. 有边沿检测功能，不能掉到楼梯底下。
3. 有接受警戒线信号的功能，有些危险地方划定警戒线，不能入内。
4. 有失控保护功能。防止失控，如电机飞车到处乱跑，撞伤东西。
5. 有电池管理功能。防止过充过放引起电池损坏、起火等。
6. 有交互功能，能有简单的语音交互，动作交互，没有交互在家庭中就不可能用起来。
7. 有无线功能。它不能拖着线跑，也不能在地上到处跑，我们要控制它就得追上它，把它的开关关掉。要能够无线控制，我们随时能够获取它的控制权，在危险条件下随时中断机器人的作业。
8. 有视觉，这是最基本的家庭监控功能。
9. 能够接入以太网，能够在远程进行控制。
10. 有动作执行机构，只有两个轮子一个摄像头起不到什么作用。至少要有一双简单的机械手和一个可转动的头部。
11. 有气体、温度传感器，能够对气体、火源进行监控。
12. 有一定的娱乐功能，比如能够识别人脸并记住，下次遇见的时候能说一些比较有趣的话。

系统架构

Master-slave结构：即以一个处理器为主，其他处理器为辅.

中心处理器由于要处理通信、图像、声音、控制等功能，最好能满足实时系统的运行，如Linux、UCOS等系统的运行，以及满足Orocos等软件的需要，因此要求较高，可以选者ARM，PPC等，如果有其他专用的处理器，也可以考虑；其它周围其间如移动臂等由于实现的功能较为简单，因此，可以先考虑用一般的处理器，如51系列，由于中心控制单元的外部控制接口较多，因此可以考虑用一块逻辑（CPLD或FPGA）作为扩展或备用；
总线通信：采用CAN总线或者等；
无线通信：WLAN
接口： 串口、USB、网口、CF卡等；

控制器选型

HCR控制架构

驱动器：采用了最常见的L298直流电机驱动。好处是非常便宜，一套完整的L298最多也就50元左右，有能力的机友可以完全自己底层的定制，价格不会超过20元。另外L298的技术也相当成熟，驱动电流完全能满足我们HCR的要求。
控制器：最大的争议来自控制器。很多机友觉得用ATmega168做主处理器功能太弱，但是，ATmega168在这里只是一个底层的硬件控制，不需要集成太多的运动算法，只需要收集一些传感器数据，并进行一些预处理，比如去噪。而且Arduino本身是个开源的硬件项目，其设计图纸和源代码都可以获得。另外，的扩展性相当好，如果发现模拟口不足或者数字口不足，只需要通过I2C再并联一个Arduino就可以实现扩展。理论上可以同时使用254个A版，那可是254核啊。另外Arduino的优势是拥有上千的源代码和例程，非常容易学习。如果你有C++或者java基础，学习Arduino可能只需要几天时间。
无线通信：在Arduino基础上加一个以太网扩展，就可以连接到路由器，实现WLan连接。

店主推荐控制器：

传感器方案

距离传感器方案：为了实现壁障和自动导航，HCR必须要有距离传感器，昂贵的激光传感器，比如Sick以及激光扫描传感器 就不在考虑范围之内了。可以选择的就只有

1. ，比如
2. ，比如DFRobot的，，Devantech的，
3. ，理论上任何摄像头都可以当，但是光凭摄像头的话，需要复杂的图像计算，也需要很强的运算单元。但是高级的功能需要用图像传感器。因此也是必须的。

综合红外和超声波的特征，比较合适的需要将上述3种传感器都集成。
定位传感器方案：定位始终是移动机器人的大问题，在这里，我们暂时不考虑如何精确的实现定位，我们只开放一个平台，集成合适的传感器后，由最终用户去开发定位算法。对于定位传感器，主要有编码器，电子罗盘，加速度传感器和iGPS。由于考虑到iGPS方案的复杂性以及成本，这里暂时不用，如果以后有需要，可以很容易的集成到系统了。

1. ：可以获得机器人轮子的移动距离，并推算出其移动距离和角度，但是有累积误差。
2. ：可以获得绝对的转角，但是缺点是比较容易受到干扰。
3. ：通过对2轴加速度传感器进行处理后，可以得到机器人的累积转角以及移动距离，有累积误差。