如果你的 Raspberry Pi 在充當(dāng)媒體中心或復(fù)古游戲機(jī)一段時(shí)間后被閑置在抽屜里了，那現(xiàn)在是時(shí)候給它換個(gè)新“工作”了。本指南將帶你完成一項(xiàng)硬件升級(jí)，將你閑置的 Raspberry Pi 轉(zhuǎn)變?yōu)橐豢顚I(yè)級(jí)、開源的四足機(jī)器人——希沃德小狗版 Raspberry Pi 的大腦。這可不是一般的項(xiàng)目，而是要為閑置的計(jì)算核心賦予新的軀體和新的使命。

第一部分：選擇 PuppyPi 的原因 從電路板到機(jī)器人的完美過渡橋梁

“小狗派”的設(shè)計(jì)理念與您現(xiàn)有的“樹莓派”完美契合。可以將其視為一個(gè)完整且經(jīng)過精心設(shè)計(jì)的機(jī)器人主體——擁有 CNC 鋁制框架、八個(gè)高扭矩智能伺服電機(jī)、高清廣角攝像頭以及豐富的擴(kuò)展接口——它正等待著一個(gè)“大腦”。而您的“樹莓派”就在此發(fā)揮作用。這種組合帶來了獨(dú)特的價(jià)值主張：您無需購買昂貴的集成式機(jī)器人。相反，您可以利用現(xiàn)有的完全開源硬件來構(gòu)建一個(gè)同樣強(qiáng)大且可無限定制化的平臺(tái)。借助“小狗派”預(yù)先配置好的系統(tǒng)鏡像(包括 ROS、伺服驅(qū)動(dòng)器和視覺庫)，您可以省去繁瑣的設(shè)置步驟，直接投入到創(chuàng)作中。

第二部分：從零開始到成為英雄：讓您的機(jī)器人狗“活”起來

這段旅程始于簡(jiǎn)單的硬件集成。將你的樹莓派安全地安裝在小狗板的機(jī)箱內(nèi)，并連接好所有的伺服電機(jī)和攝像頭的線纜。啟動(dòng)時(shí)的第一股興奮感油然而生。一旦連接上 Wi-Fi，你就可以通過 SSH 或網(wǎng)頁界面訪問完整的 Linux 終端——你的機(jī)器人現(xiàn)在已處于你的控制之下。第一個(gè)重要的里程碑是站立程序。運(yùn)行一個(gè)簡(jiǎn)單的校準(zhǔn)腳本會(huì)讓機(jī)器人“活”起來，因?yàn)樗械陌藗€(gè)伺服電機(jī)會(huì)協(xié)同工作，平穩(wěn)地抬起身體。然后，通過你的第一個(gè)行走指令，你會(huì)看到它邁出它的第一步。在那一刻，你那臺(tái)舊的樹莓派正式獲得了新生。

第三部分：核心項(xiàng)目 #1：解鎖 SLAM 技術(shù)與自主導(dǎo)航功能

基本的移動(dòng)只是開始。真正的智慧在于感知和理解環(huán)境。接下來是我們的首個(gè)核心項(xiàng)目：低成本激光雷達(dá) SLAM 導(dǎo)航。通過添加可選的飛行時(shí)間(ToF)激光雷達(dá)模塊，您的樹莓派就可以運(yùn)行基于 ROS 的 SLAM 算法，如 gmapping。啟動(dòng)測(cè)繪過程，并用小狗派在房間內(nèi)導(dǎo)航。通過 Rviz 可視化工具，您會(huì)實(shí)時(shí)看到一個(gè)精確的二維地圖正在生成。這個(gè)地圖是世界的空間模型。然后可以在上面設(shè)定一個(gè)目標(biāo)點(diǎn)，您的機(jī)器人將使用導(dǎo)航棧來自主規(guī)劃路徑、避開障礙物并到達(dá)目的地。這個(gè)項(xiàng)目完美地展示了消費(fèi)級(jí)硬件如何解決核心機(jī)器人技術(shù)難題。

第四部分：核心項(xiàng)目 #2：打造多模態(tài)人工智能伙伴

除了能夠理解空間之外，機(jī)器人還能理解你。第二個(gè)項(xiàng)目專注于多模態(tài)人工智能交互。借助你的 Pi 強(qiáng)大的處理器，你可以本地運(yùn)行輕量級(jí)的人工智能模型。例如，利用 OpenCV 和預(yù)訓(xùn)練模型，你可以通過 PuppyPi 的攝像頭實(shí)現(xiàn)面部識(shí)別或手勢(shì)控制。編寫簡(jiǎn)單的行為程序：當(dāng)它檢測(cè)到你的“張開手掌”的手勢(shì)時(shí)，它會(huì)走過來并坐下;“停止”手勢(shì)會(huì)停止所有動(dòng)作。更進(jìn)一步，集成一個(gè)離線語音識(shí)別模塊以實(shí)現(xiàn)基本的語音命令。這將 PuppyPi 從一個(gè)自動(dòng)化設(shè)備轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€(gè)能夠進(jìn)行自然、直觀交互的智能伙伴。

第五部分：實(shí)際應(yīng)用：家庭環(huán)境場(chǎng)景

憑借導(dǎo)航和交互能力，你的機(jī)器人狗能夠從實(shí)驗(yàn)室原型發(fā)展成為實(shí)用的家庭應(yīng)用產(chǎn)品。想象一下，它可以充當(dāng)移動(dòng)哨兵，在你外出時(shí)執(zhí)行預(yù)定的巡邏任務(wù)，利用其攝像頭進(jìn)行異常檢測(cè)并發(fā)送警報(bào)?；蛘?，作為智能家居助手，它能夠?qū)W習(xí)你的布局來執(zhí)行簡(jiǎn)單的取物任務(wù)，比如“去客廳看看誰在那兒”。這些場(chǎng)景需要更復(fù)雜的整合，但 PuppyPi 的開放和模塊化特性為這些想法的原型開發(fā)提供了完美的基礎(chǔ)。

第六部分：開放式實(shí)驗(yàn)室

PuppyPi 的真正魅力在于其作為無限擴(kuò)展平臺(tái)的潛力。您的探索不應(yīng)就此止步。不妨嘗試一下多機(jī)器人群集的實(shí)驗(yàn)——用兩臺(tái)舊的 Pi 計(jì)算機(jī)和兩臺(tái) PuppyPi 機(jī)體，您就可以通過 Wi-Fi 研究簡(jiǎn)單的協(xié)同行為。它還為高級(jí)的 ROS 2 和 Micro-ROS 開發(fā)提供了出色的平臺(tái)，讓您能夠深入研究從底層伺服控制到高級(jí)算法規(guī)劃的一切內(nèi)容。社區(qū)已經(jīng)在探索諸如用于移動(dòng)操作的機(jī)械臂之類的集成，或者更復(fù)雜的強(qiáng)化學(xué)習(xí)用于步態(tài)訓(xùn)練等更復(fù)雜的應(yīng)用。您現(xiàn)有的硬件就是一把開啟前沿機(jī)器人技術(shù)之門的鑰匙。

結(jié)論

這個(gè)項(xiàng)目不僅讓沉睡的樹莓派重獲生機(jī)，更重燃了人們對(duì)于可能性的憧憬。PuppyPi 將抽象的計(jì)算能力轉(zhuǎn)化為實(shí)實(shí)在在、具有互動(dòng)性的物理智能，展示了開源硬件與軟件的強(qiáng)大協(xié)同效應(yīng)。我們期待在 GitHub 上看到您的代碼分支，更重要的是，期待您將獨(dú)特的技能傳授給您的機(jī)器狗。畢竟，最出色的項(xiàng)目正是能激發(fā)下一代創(chuàng)新的項(xiàng)目?，F(xiàn)在，打開那個(gè)抽屜，給您的舊樹莓派一個(gè)它應(yīng)得的輝煌未來吧。

本文編譯自hackster.io