在嵌入式平台上搭建实时感知和远控机器人,这个团队做了树莓派做不到的事

作者 donggua

2017-08-21 03.机器人 无评论 脚印:

国外有个年轻的爸爸,他希望用 CrazyPi 开发板做一个实时可视导航的探索车,用于教他的小孩练习怎样爬行。

CrazyPi 的创造者、趣之科技创始人 Bred(张研)告诉深圳湾,CrazyPi 还没有正式上众筹,就吸引了国外大批极客以及机器人开发者,他们通过邮件和 Facebook 表达了对 CrazyPi 强烈的兴趣,上述这个脑洞有点大的外国爸爸也只是千万 CrazyPi 爱好者中的一个。

每个热爱技术的开发者似乎都有一个关于机器人的梦,从国外开发者对 CrazyPi 所表现出的热情就能佐证,而这个「梦」也是 Bred 创造 CrazyPi 的原点。

在收到大量外国开发者邮件和鼓励后,Bred 对 CrazyPi 开发套件的此次众筹和未来的发展更加充满了信心。(文末可查阅 Kickstarter 众筹链接)

▲ CrazyPi 的创造者,趣之科技创始人 Bred

▎与开源硬件的第一次亲密接触

2013 年,还在腾讯 QQ 空间产品中心做 Linux 云服务研发的 Bred,在一次腾讯组织的创客开源大会上接触到了树莓派以及开源硬件的概念。树莓派本质上是一台迷你 PC,基于 Linux ,拥有 PC 所不具备的便携性,这些特点足以打动任何像 Bred 这样拥有技术情节的极客之心。

「树莓派就像打开了一片新的创想空间,」Bred 至今还难以掩饰第一次接触树莓派时的兴奋,「这是我一直想要做的事情,之前都没发现,原来还有像树莓派这么酷的东西。」

2015 年 8 月,Bred 离开腾讯,和几个志同道合的机器人爱好者,组建了现在的趣之团队,进军开源硬件领域,实现曾经的技术理想。说起团队的建立,Bred 感慨:「能找到这几个合伙人是特别幸运的一件事,虽然人数还不太多,但是我们现有的团队基本上覆盖了理想中 IOT & 机器人方向上所需的所有核心技术。」

▲ 趣之的团队

不过,市面上充斥着大量的开源硬件产品,其中不乏 Arduino 和树莓派这样强大的竞争对手,新入局者想要从中分到一杯羹并不是件容易的事情,在产品定位和用户需求的抓取上尤其要精确。

目前主流的开源硬件产品大概可分为三类: 一是,类 Arduino 产品,这此类 MCU 类开发板上手容易,但实现的功能也相对比较简单;二是,路由器类,这类产品可以实现简单的路由功能和 IoT 物联功能,可以跑简单的操作系统,但性能仍然有限;第三,就是树莓派和 Beaglebone,这类产品功能强大,可以直接作为迷你 PC 来使用。而树莓派也是 CrazyPi 直接对标的产品。

「树莓派已经销售了 1300 万套,成为仅次于 Windows 和 Mac 的第三大计算平台,根据树莓派官方的统计,树莓派的用户中,有近二分之一用它来进行 IOT & 机器人相关开发,估计有 500 到 600 万人。」

「尽管有大量的开发者使用树莓派开发机器人产品,但实际上,树莓派对机器人开发的支持并不友好,」对于用树莓派开发机器人的弊端,Bred 是这样认为的。

「首先,树莓派是基于 MiniPC 的初衷来设计的;第二,机器人开发者需要 ROS 和 IoT 的支持,单靠树莓派是不够的;第三,也是最重要的一点,树莓派在实时音视频传输这块做得很少,但我们通过调查发现,机器人开发者对实时音视频传输有着强烈的需求,其应用领域也相当广泛。」

而这,也就促成了 CrazyPi 开发套件的诞生。

▎CrazyPi 的核心是远程实时感知和控制

他们为此设计了 P2M 云服务,Person to Machine 的实时数据传输,围绕「实时音视频传输」核心技能,CrazyPi 还加入了可视化 SLAM 导航、地图绘制、实时远端控制几个功能。

「你可以将 CrazyPi 放到任何新的、未知的环境里,然后选择一个目的地,CrazyPi 就能用开发套件中的 4K 激光雷达通过 SLAM 技术自动绘制地图,并且实现指哪走哪」Bred 说到。

▲ SLAM 导航和地图绘制

值得一提的是,为了保证 CrazyPi 拥有最佳的 SLAM 能力,以及相对便宜的价格,CrazyPi 采用了自有品牌的 2D 激光雷达。和市面上主流的同类型激光雷达品牌(如 SICK 北阳、思岚)相比,趣之自有品牌的激光雷达拥有很强的性价优势。

另外,在计算能力有限的 ARM 嵌入式平台上做实时可视的 SLAM 导航和实时 720P 视频传输,本身就是件非常冒险的事情。Bred坦言,为了实现这一功能并且实现商业化可以接受的成本,他们几乎榨干了 CPU 的性能。CrazyPi 采用的是基于 ARM Cortex-A7 架构的 4 核 CPU,为了优化性能,每个核的计算内容都必须精心设计。

▲ CrazyPi 4K 激光雷达

「ARM 架构的 CPU 在计算能力上远不如 X86 的 CPU,所以我们必须充分利用每个的核计算能力,如果让系统自由分配计算任务的话,很容易就会将 CPU 的某个核撑爆,」不过,他似乎对最终实现的效果相当满意,「CrazyPi 实现的这些功能是非常新颖和有趣的,世界很多地方的开发者和maker们都在期待着。」

在远程连接方面,开发者可以通过 Web 端或者 App 来控制 CrazyPi,或者云端编程,同时 CrazyPi 上的相关参数数据会实时传输到上位机,不像树莓派需要通过 HDMI 线连接到显示屏上才能查询板上数据。WiFi、4G、蓝牙多种连接方式的提供,能够让开发者随时随地地控制 CrazyPi 机器人,用 Bred 的话讲,就是「无论你在地球的任何角落,都可以控制 CrazyPi」。

▲ Web 端控制 CrazyPi

▲ 手机 App 控制 CrazyPi

▎做 IOT & 机器人领域的主板王者

若只强调 CrazyPi 的实时音视频传输以及 SLAM 功能,那 CrazyPi 也只能当作一台用于 SLAM 测绘的工具小车,但 Bred 想让 CrazyPi 拥有更加广阔的应用空间,这就需要大量扩展模块以及开发资源的支持。

一款机器人产品需要用到不同的功能模块,但不少机器人开发套件的模块价格昂贵,而且接口不统一。趣之为了让开发者更加方便地做出产品,提供了大量功能模块,包括扬声器、气压计、摄像头、小车主板、万向节等模块。模块间采用 USB 或者磁吸方式连接,简单可用,并且驱动模块也已经装好,降低开发者的上手难度。

▲ 模块连接简单

现在来看,在 ARM 平台上安装 ROS 都是一件很麻烦的事情,为了省去开发者装系统和在实现用例上的麻烦,CrazyPi 中预装了 ROS 机器人操作系统、Ubuntu系统,以及大量的工具软件和实例,只要开发者了解 ROS 和 Linux ,就能快速「上手可用」。

相关的机器人开发样例也会在官方 Github 上开源出来,不同于树莓派「伪开源」,CrazyPi 支持商业产品的完全可定制和剪裁服务,对此,Bred表示:「CrazyPi 已经从开发者原型落地到商业应用。」

与 uArm 开源机械臂的合作,则更加拓宽了 CrazyPi 的想象空间。趣之最早接触 uArm 团队,是希望请教品牌出海的经验,uArm 曾经在 KS上 做出过非常耀眼的成绩!他们在沟通过程中发现,uArm 的产品能够和 CrazyPi 很好的结合起来,实现可实时感知和远控的机械臂。对此,双方一拍即合,uArm 和 CrazyPi 结合的产品将作为终极套件出现在众筹活动中。他们也再筹备未来一起拓展机器人教育市场的尝试。

▲ 丰富的外部资源模块

另外,据 Bred 介绍,为了让大量的树莓派开发者更好地过渡到 CrazyPi 上,趣之在 CrazyPi 与树莓派的兼容上做了不少的工作。通过 CrazyPi 的配件和 P2M 服务,开发者同样可以将你的树莓派转化为拥有 SLAM 和远程音视频传输功能的机器人,实现树莓派到 CrazyPi 的无缝过渡

作为一款开源硬件产品,丰富的资源、模块及服务的支持,对于其社区和生态的快速发展必不可少,「我希望通过我们的技术和支持,将 CrazyPi Kit 打造成 IOT & 机器人开发者最好用的工具,互联网时代你需要的是一台 Thinkpad,而在 IOT 和 Robotics 的新纪元你需要的是 CrazyPi !」

▲ CrazyPi 和 uArm 的合作

寄托在 CrazyPi 上的野心,Bred 毫不掩饰,这或许跟他崇拜的极客精神有很深的关联。

「一个真正的极客,他的内心一定是疯狂的,要么有疯狂的想法、要么有疯狂的执行力、要么有疯狂的创力!」对于「CrazyPi」名字的由来,Bred 是这样解释的。

「这些本质上都是源于对技术的热爱,每个人的创造欲望都需要合适的工具,实现疯狂的想法。」

据 Bred 透露,在此次众筹之后,趣之便筹备下一轮融资。(采访、主笔:双双@深圳湾)■

CrazyPi 众筹地址(复制链接,在浏览器中打开):

https://www.kickstarter.com/projects/crazypi/crazypi-the-maker-board-designed-for-diy-robot-mak?ref=watched_project_launched

·● 近期热点·

9 月 1 日,深圳湾将联合 Ubuntu 举办「SNAP YOUR IoT DEVICE——基于 Ubuntu Core 的创新应用开发技术沙龙」,届时,趣之科技创始人 Bred(张研)将作为活动嘉宾,参与现场分享互动。长按图片,即可报名活动。

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