stanford doggo

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Stanford Doggo由斯坦福学生机器人俱乐部的极限流动团队开发。它是一个重量不到5千克的四足机器人，能够动态运动，使其能够达到所有四足机器人的最高跳跃，达到1.07米。它还能够以0.9米/秒的速度向前移动，其灵活的移动性使机器人能够行走，小跑，跳舞，跳跃，跳跃和后空翻。

机械结构组成

同轴机制
同轴机制（coaxial mechanism）会驱动每一条腿的运动能力，不论小跑还是跳跃都少不了它。同轴机制也是机器人中最复杂的机制和模块。
工作方式：在碳纤维侧板上安装两个TMotor MN5212电动机。有一个3D打印的轴承座，该轴承座具有两个轴承以固定外部同轴管。这两个电机通过16T皮带轮和48T皮带轮之间的6mm宽，3mm间距的GT2皮带将动力传递到同轴轴上。使用Xometry SLS服务打印了自己的滑轮，因为没有足够的空间安装常规的滑轮。有一个喷水铝支架，以保持皮带张紧，从而防止在高扭矩情况下跳动。

图：机械部件在一条腿 上的装配。红色和蓝，色表示与从马达到腿的一个皮带传动对应的部件。

腿部：Doggo具有四个SCARA风格的2DOF腿。每条腿都是五连杆机构，两个上连杆是同轴驱动的。腿部连接是由Big Blue Saw切割的水刀切割而成的。
关节：对于每个关节，在连杆上有两个彼此相邻堆叠的深沟球轴承，而一个肩螺栓穿过它们，并旋入相对的连杆中。
脚：机器人支脚是我们使用3D打印的两部分模具制成的硅胶片。
构架：每侧有两个4mm碳纤维面板，由两个1/32英寸5052铝金属片部件连接。使用水刀切割这些钣金零件，然后用手将其折叠起来。
电子产品：Doggo有四个v3.5、48V ODrive，每条腿两个，安装在碳纤维侧板上。坐在中间的2mm碳纤维板上，有一个Teensy 3.5，一个Sparkfun BNO080 IMU和一个5mW Xbee。Teensy通过四个独立的UART线与ODrive进行通信，每条UART线的工作波特率为500,000。在该板的下面，有配电板，还将两个1000mah 6s Tattu锂电池放在了那里。每个电机都有一个AS5047P编码器，用于跟踪电机角度。

原生控制硬件Odrive和无刷电机的控制方式

stanford doggo的电气系统由一个微控制器、包含两个电机和一个电机控制器（Odrive）、一个配电板和一个通信系统组成。无线模块用于从地面站向Teensy 3.5微控制器发送命令。微控制器计算腿部轨迹，并以100HZ的频率向驱动电机控制器发送腿部位置命令，电机控制器以10KHZ的频率运行磁场定向控制电机换相，以控制MN5212电机施加的转矩，该转矩由轴向安装的磁编码器提供位置反馈，每转2000个计数。继电器通过一个按钮插入电池和PDB之间，作为紧急停止断开双簧管的电源。

电机控制和动力系统的电气图

潜力与用途

像Doggo这样的机器人是即将到来的机器人革命的一部分。有足机器人正变得越来越有能力，波士顿动力，Agility Robotics和Anybotics等公司开始将它们定位为有用的工具，可在现场勘测，监控，安全甚至包裹递送中应用。
像Doggo这样的廉价机器人平台让研究人员能够迅速改进控制系统，就像便宜的四轴飞行器推动了空中导航一样。目前，Doggo及其同类产品是为大学和实验室制造的，但很快，它们就会踏入现实世界。

论文：Stanford Doggo: An Open-Source, Quasi-Direct-Drive Quadruped

论文地址：https://arxiv.org/abs/1905.04254
这篇论文展示了 Stanford Doggo，它是一种准直接驱动的四足机器人，具有很强的动态运动能力。该机器人能媲美或超过当前最优多足机器人的一般性能指标。且在垂直跳跃灵敏度上，即以平均垂直速度为指标，Stanford Doggo 能与表现最好的动物相媲美，并超过此前表现最好的机器人 22%。整体设计架构重点关注准直接驱动的设计方法。复现该机器人的硬件和软件都已经开源，只需要手工工具制造和组装就能完成，总成本低于 3000 美元。