优必选忍者龟Jimu机器人


我的童年是在农村长大的,那是一个物质极度匮乏的年代,村里面只有一条像样的马路,偶尔会有远方驶来的汽车,我和我的小伙伴们就跟着汽车屁股后面追呀追!没见过汽车,更没坐过汽车,那会儿听广播,看电视说城里的小朋友们都在玩积木,用木块做成的,可以堆积成各种各样的模型,把大伙羡慕的不得了!再后来又出现了装电池的小汽车,更有遥控汽车,通过无线方式就能控制汽车前进、后退、转向,怎么想也不明白为什么没有电线也能控制汽车的动作~直到上了学,也接触了专业知识,才逐渐了解这里面的神奇所在!当直到了原理后,儿时的那些神奇的不能再神的事物仿佛也开始走向神坛,慢慢的玩具见得过了,当时的新鲜感也就不在了。


优必选忍者龟Jimu机器人


上了大学由于专业的原因,接触了许多编程的电子产品,也渐渐感知许多玩具都是可以通过自己的双手DIY出来的!像积木一样可以推挤在一起的玩具,可能刚接触时会有新鲜的感觉,但时间久了,积木便会丢弃在角落……一些电子玩具像遥控车,单单的按下按钮便能操控汽车的动作,可能会扼杀孩子的好奇心和创造力,信手拈来的容易往往对以后的发展没有利处。


现在全世界流行的一种教育为stem,STEM代表科学(Science),技术(Technology),工程(Engineering),数学(Mathematics)。STEM教育就是科学,技术,工程,数学的教育。美国总统奥巴马都在学习编程,培养编程思维,这可以更好地理解科技领先的美国大佬们的想法,让思想不落伍。


对于小朋友来说,比尔盖茨更是建议要从小学习编程,培养编程思维。我认为这一点对于人口众多的我国来说更是十分必要。我们时长抱怨看病难,看病贵,许多流程都需要排队,浪费人力物力财力!而如果用编程的软件取代重复枯燥的审批流程,那么不仅可以提升政府的办公效率,获得民心,更能将人从简单,重复,枯燥的工作中解脱出来,做一个真正的思考者,发挥人的创新能力。


优必选忍者龟Jimu机器人


非常喜欢这款jimu机器人,初次接触它不仅因为它是仿人机器人,更因为其拥有忍者神龟外形,唤醒了许多童年的记忆。世间许多美好的记忆都发生在童年,优必选推出这款忍者神龟系列机器人,也是情怀之作!


对于优必选,也许有人还是不太了解这家来自深圳的高科技公司,但我们一定对春晚的那几款机器人舞蹈阵列以及语音识别机器人有很深的印象,没错!他们都是出自一家公司,为了研发仿人机器人,投入近半个亿的研发经费也算是开辟了国内同类机器人的先河!


优必选忍者龟Jimu机器人


暂不论这款jimu机器人如何,单凭优必选的这种魄力与勇气都是值得敬佩的!虽然在互联网发达的今天,我们可以看见岛国的机器人已经可以骑自行车,走钢丝,人机对话,倒咖啡为人类服务了,但毕竟那是人家的!


前苏联很久就有科学家登上月球了,美国也很久就掌握了制作芯片的核心工艺,但就在这之后的半个多世纪,我们还做不到这些!


为什么仿人机器人这么难?我想除了机器人控制器、伺服电机等技术因素外,同我国的消费水平及公民素质也有很大关系。这款jimu机器人虽然是一款玩具,但如果仅把它看成是普通的玩具,那么将很难对其有个清楚的定位,尚若因自身原因控制不当这款机器人,有可能导致烧机故障。


众所周知日本的教育普及程度全亚洲第一,这也是机器人普及推广的重要原因。每年举行的机器人ROBO大赛更为机器人学习交流提供了良好的平台,而我国在仿人机器人领域还需要很长的路要走。有幸在国内出现了优必选这样的高科技公司,为我国有志于从事机器人研究的小朋友提供了教育基础。


优必选忍者龟Jimu机器人


简单开箱


闲话少叙,下面便开始体验国内首款自主仿人机器人套件,优必选公司研制的忍者神龟系列机器人。我体验的这款为忍者神龟中象征乐观勇敢的米开朗琪罗,他的武器是双截棍。


开启包装箱后首先两张彩页是机器人的安装教程及电子零部件对应的名称,翻过后会看到七个不同颜色的包装盒。仔细观看可以看到在每个小盒子上标注了内部所装的零部件名称。如绿色盒子的为舵机包装,米开朗琪罗同10个电机,也就是拥有10个自由度。


自由度越多,代表机器人所能表达的动作就越多,当然,在控制上也就越复杂。


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蓝色的包装盒内是优必选机器人控制器,上面集成了充电电源,stm32控制器主板,以及各个舵机接口、电源接口和一个LED状态指示灯;


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控制器主要对舵机进行控制,而舵机是组成机器人的关节。当控制器向舵机发送指令命令电机转动一定角度后,舵机响应指令,并在转到指定角度后保持不变,而后告诉控制器已经到达角度。这也是机器人控制的基本流程,说来容易,但真正实现起来并没同想象中那样简单。


优必选忍者龟Jimu机器人


数字舵机在外形上看很相似,但优必选在设计时出于对接线的考虑在上面粘贴了舵机的编号,以及A,B,C,D面加以区分。这在组装机器人及接线时非常重要,确保电机连接的正确性。


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随机附带的舵机控制线,虽然在电线上没有标准型号,但根据软件jimu。App上的示意,根据长短可以将其区别开来,所以在这一点上不必纠结。组装积木就是要动脑去破解隐含在其中的未知,并变为已知,这也是组装带给我们的快乐所在。


优必选忍者龟Jimu机器人


扫描包装盒上的二维码,下载jimu App软件,在软件中有组装3D模型动画,可以快速指导安装jimu机器人,同时也可以通过手机实现对忍者神龟的控制,并对其进行编程,实现自己想要的动作,制作一台独一无二的机器人


组装JIMU机器人


优必选忍者龟Jimu机器人


软件中机器人套件的名称及三维图案


jimu机器人有444个零部件,除了一个控制器外,还有电源适配器,10个舵机,多个连接件以及装饰件组成。


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ipad客户端积木组装3D动画


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软件右侧有四个功能分别为:搭建、动作、编程、控制器;

搭建:通过3D动画方式分步显示需要组装的零部件,每个电机,零部件的编号以及模型图案都可以在显示器上进行显示。同时可以旋转屏幕从各个角度查看模型图案;

动作:程序中自带了如前进,后退,左移,右移,暴走等多个动作模式,对应各个关节的电机旋转角度及速度会有所不同。此外也可以通过新建动作添加电机的旋转方式实现自定义动作的制作;

编程:安装个人意志实现对机器人进行编程进行控制,机器人便按照预先设定的程序自动运行;

控制器:通过蓝牙与机器人进行通信,实现ipad,手机控制机器人动作的控制模式。

下面会有视频对以上这四种控制模式进行演示。


优必选忍者龟Jimu机器人


对于如何组装机器人444个零部件,在ipad或者安卓手机客户端软件上有3D安装动画。在屏幕上可以看到第一步安装的伺服电机型号,ABCD面,以及在整个模型中所处的位置,这对零部件的组装及控制线的连接非常有帮助。上面的1/24显示组装机器人共需要24大步,模型可以通过滑动实现三维视图的观看,下方的为进度条,点击后方的前进,后退进行一步步的安装。


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对三位模型进行多角度的旋转查看


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根据提示,安装舵机控制线


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根据提示,组装好的双足模型。注意这里使用的舵机型号一定要和说明书中的一致,否则在控制时会有舵机干涉,甚至烧坏电机及控制板的可能。


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所以在安装电机时一定要留意上方的电机ID编号,再有便是电机旋转轴上的四个图形标志,这在放入电机方向起到定位作用,是从▲还是从★装入需要考察仔细。这也是一项耐力,意志力培养的过程。


编程是一项严谨的工作,一个程序往往由上万条代码组成,尚若其中一行代码的一个字母出现差错,有可能导致全盘散沙的局面,所以讲机器人同积木搭建过程结合起来,是通过更高级的一个过程。


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将组装好的双足同控制器进行组装


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组装好双足的实物图


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在组装的过程中会用到配件中的许多零部件,这其中不乏连接件,其中灰色的连接件安装起来比较费力,但机器人附件中附赠了一个安装工具,要好好利用。我就是事先没有重视这一点,感觉人定胜天,安装到最后手指夹也劈开了,才想到这个工具!工欲善其事必先利其器,一定要重视这一点。


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工欲善其事必先利其器


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手臂组件搭建模型


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组装好的手臂实物图


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JIMU机器人其他部件搭建过程


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前面腹肌模型


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背部控制板防护支架搭建


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龟壳及电源开关安装实物图


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舵机接线细节


一般的双足步行机器人的舵机是非定制的,所以在接线时需要每个单独接线,这无疑增加了成本,工作量以及给机器人控制增加了许多人为的不确定性。而优必选机器人舵机为自主研发,仅通过三根数据线便可实现多个舵机的串联通信,大大减低了接线的工作量以及机器人在工作时的自由度。


优必选忍者龟Jimu机器人


对于伺服电机的接线,除了注意舵机的编号外,还需要注意接线的端口位置。优必选机器人控制器主板上两侧有1,2,3,4,5,6个端口,本次中级机器人套件仅需要用到其中的四个端口,另外两个端口做扩展使用,也可自行对端口进行定义,非常的智能。


优必选忍者龟Jimu机器人


对于双足最下侧的两个数字舵机的固定并没有完全对其进行限位,但这并不影响这款机器人的使用。仅在移动的时候需要注意,我想厂家这样做的原因是考虑电机在过定位时起到保护舵机的目的。


无论上结构上,还是在电路设计上,优必选均增加了舵机过载,电流过大的保护功能。我们知道舵机在工作时电流会突然增加,瞬间的大电流会超过控制板的需用电流,所以增加保护电路非常必要。


在对这款机器人进行自动以动作时出现了干涉现象,听到咯噔的声音后才反应过来舵机干涉了,等关掉开关后还担心会不会因此烧坏电机,正是有了这样的保护,才使这样的误操作变得虚惊一场!


优必选忍者龟Jimu机器人


搭建完毕后检查舵机编号,接线无误后便可开启电源,打开ipad蓝牙搜索机器人进行控制了。


优必选忍者龟Jimu机器人


行走吧,米开朗琪罗!


人类从四肢进化到直立行走,从而解放了双手,开启了地球进化的新篇章!而机器人从四轮驱动,变为双轮,单轮驱动,这其中的控制理论,现代计算机技术起到至关重要的作用。双足步行机器人绝非是简单的舵机叠加,而是涉及了平衡控制算法,现代控制理论,矩阵运算,机器人学等多学科融合的技术结晶。

下面,就通过JIMU机器人,将人类的智慧铸入积木中,让它动起来吧!



优必选忍者神龟系列机器人极果网首发


优必选忍者龟Jimu机器人


通过ipad对机器人动作模式进行选取

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开启机器人电源开关,打开ipad蓝牙,点击搜索模式


优必选忍者龟Jimu机器人


连接成功后,会弹出主控盒以及10个舵机的接线是否正确。也可通过观察伺服舵机上的红色LED指示灯进行判断,通过上图可以看到本次共有10个伺服电机,第一行的四个舵机为手臂关节,下方的6个舵机为双足关节。点击确定,进入控制界面。


优必选忍者龟Jimu机器人


在控制界面上可以对电池电量进行查看,这一点非常重要。当再次连接时点击左下角的蓝牙图标进行上面的连接。右侧搭建在积木组装过程时已经使用体验过,下面就动作,编程以及控制器进行体验。


优必选忍者龟Jimu机器人


点击动作后,下方会有疯狂,后退,前进等初始动作。选择动作后机器人并不会动,在右上角有播放和暂停,编辑按键。点击播放,现实的机器人和屏幕中的机器人模型会同步动作,点击暂停会停止动作,再次点击播放会继续动作,直至动作结束。


如果对动作不满意,觉得幅度不够,可以对动作进行编辑修改,或者点击左下角的新建动作按键,然后编辑新的动作,并将新的动作添加到动作栏中方便调用。这样的动作指令也可以在编程中继续调用,非常方便。


优必选忍者龟Jimu机器人


后退动作模式


优必选忍者龟Jimu机器人


疯狂动作模式


优必选忍者龟Jimu机器人


战斗动作模式



jimu优必选忍者神龟机器人动作模式极果网首发


优必选忍者龟Jimu机器人


自定义动作时优必选机器人非常重要的一个功能,正是有了这一功能,才让这款机器人有了编程的可能性。也正是自定义动作功能,让机器人按照您的意愿控制机器人的动作,跳小苹果还是太空舞,一切都取决于你!


对于如果实现自定义动作,在优必选上实现起来也非常简单。优必选机器人屏蔽掉了复杂的舵机控制代码,通过图形化拖拽的方式完成对各个舵机的定义。我们仅需要知道各个舵机编号对应的关节位置,以及实现那些动作舵机旋转的角度即可。


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同样,在将舵机拖到方框中后可以设定选择的角度,也可设定旋转的快慢,即下面的延时时间,默认为400ms,如果将这一数值增大,那么旋转时的角速度会变慢,反之则变快!


优必选忍者龟Jimu机器人


通过滑动圆形圆钮或者点击加减号改变舵机的旋转角度,此时ipad模型以及实物的机器人舵机均会实时旋转到相应的角度,以此来检验动作的正确性。


优必选忍者龟Jimu机器人


可以将多个舵机添加到一个方框中,也可分开添加。同一个方框中的舵机同时动作,而不同方框间的舵机会有一段时间的延时,这段延时决定了舵机的旋转速度。

可以通过舵机角度设定动作,也可以通过动作姿态记录舵机的角度,方法便是调解好机器人需要达到的位置后,点击记录按钮,便开始记录当前各个关节的角度值,这是非常便捷的动作设定方法。


优必选忍者龟Jimu机器人


动作设定完成后进行命名,方便在动作中以及编程时进行调用。


优必选忍者龟Jimu机器人


在右下角便可以看到刚刚自定义的“挥臂”动作。点击播放,即可将舵机角度调至设定的值。


优必选忍者龟Jimu机器人


编程功能是对机器人功能的进一步扩展,通过图形化的编程界面,可以设定机器人的动作,条件判断指令,控制语句等。同时可以结合ipad上的角度传感器,将机器人同ipad之间实现互动控制。


优必选忍者龟Jimu机器人


控制器同编程不同,点击上方的按钮,机器人便立即进行响应,将手机或平板编程一个无线遥控手柄。同时可以将自定义的动作也添加到控制器上,非常的便捷。



jimu优必选机器人极果网首发遥控器模式


优必选忍者龟Jimu机器人


优必选机器人编程可将图形化的编程自动转换成代码,

runProgram()是程序的启示语句;

while是一个检测语句,当检测到ipad向前倾斜时,即加速度传感器检测到向前的加速度后会给机器人控制器发送一个指令;

当接收到前向倾斜的指令后,通过performAction调用动作指令库中的‘前进’动作;


优必选忍者龟Jimu机器人


这里通过编程,结合ipad上的加速度传感器编写了一段代码,通过检测ipad倾斜角度实现控制机器人的前进,后退,左移,右移,暴走等动作。利用ipad,通过加速度传感器,控制机器人穿越前方的障碍物,顺利走出迷宫。



JIMU优必选机器人编程越障模式


优必选忍者龟Jimu机器人


对于1200mAh的电池,续航能力在蓝牙开启下可以达到10个小时左右的运转,这样的续航能力完全可以满足编程及游戏的需求了。


优必选忍者龟Jimu机器人


充电时无需将机器人拆解,直接将电源适配器插头插入对应的电源接口即可,充电电源led由红色变为绿色,表示充电完成。时间大概在2小时左右。


优必选忍者龟Jimu机器人


心得体会


这款优必选JIMU忍者神龟系列仿人机器人在舵机接线接控制上有非常便捷的设计,stm32控制器在控制10路舵机时显得游刃有余,安全可靠的舵机电流过载保护可以提升舵机的使用寿命,降低因误操作引起的烧机概率。


在编程方面采用图形化的方式,对于机器人模型关节的舵机角度控制更为简单便捷,通过简单的拖拉便可控制舵机的转角及转速,同时设定的角度值可以实时的体现出来,验证方案的正确性。


由图形化编程专为代码,更是提升了编程了效率,但目前在JIMU社区对这一方面的资料教程说明不多,建议后期通过论坛方式多增加些,方便爱好者的交流。


整体看无论是舵机的扭矩,还是控制器的响应速度,在同类的双足步行机器人当中均是非常令人满意的!在组装App软件的动态3D建模动画更是将拥有444个零件的产品按部就班的轻松完成,降低了安装及接线的出错率,提升了一次装机的成功率!


这款忍者神龟机器人产品定位中段入门级,虽然没有内置加速度传感器检测角度,控制平衡,但在重心的控制,动作方案的制定上均能看出优必选的用心之处!对于主机控制器上尚未使用的接口,还有功能提升和扩展的空间,为后续机器人的升级改造提供可能性,这在学习上可以节省时间,在资金上更符合我国的国情。非常非常喜欢这样一款智能的双足步行机器人,是我试用过所有编程机器人当中最令我痴迷的,但由于时间和自身水平限制,以后还会多加学习机器人学,矩阵变换理论,自动控制理论,才能更好的玩转这款充满智慧的最高级积木机器人!


感谢极果网给予我的本次JIMU优必选机器人忍者神龟套件试用体验,谢谢!


优必选忍者龟Jimu机器人

优必选其他系列机器人产品



最后用一首歌的歌词表达我对这款优必选JIMU忍者神龟机器人的喜爱之情!


问世间是否此山最高

或者另有高处比天高


在世间自有山比此山更高

但爱心找不到比你好


无一可比你 一山还比一山高

真爱有如天高千百样好 爱更高

论武功俗世中不知边个高

或者绝招同途异路

但我知论爱心找不到更好

待我心世间始终你好


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