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JPL 开源漫游者项目

注意:有关 OSR 的先前主要版本,请参阅v3.1.0

JPL 开源漫游车是 JPL 用于探索火星表面的 6 轮漫游车设计的开源、自行构建的缩小版。开源 Rover 完全采用消费者现成 (COTS) 部件设计。该项目旨在为那些想要涉足机械工程、软件、电子、机器人技术的人们提供教学和学习体验,同时也是崎岖地形的绝佳研究平台。不需要任何先验技能或知识。

OSR2 实际操作的 YouTube 视频

可以在此处找到一些社区构建的画廊,包括早期版本的流动站。

关于 OSR

动机

喷气推进实验室始终致力于激励下一代科学家、工程师和机器人专家,帮助我们探索和了解太阳系(以及更远的地方!)。我们发布这款漫游车的计划是为了尝试为初露头角的爱好者提供一个有趣的机器人项目,帮助他们以更低的成本更快地教授和参与机器人技术。

乍看上去

OSR 自 2017 年推出以来,经历了多次迭代。它是一款优质且坚固的机器人,具有独特的外观、高度可定制性和强大的能力。硬件和电子设备的设计考虑了头部显示器和机器人手臂等扩展。

规格 价值
最高时速 ~1.6m/s(~慢速运行,取决于电机选择
铌电机 10
结构材料
总成本 约 1600 美元(大约是一个 TurtleBot 3 华夫饼的成本)

OSR 主要使用GoBilda的零件进行机械组装。有关 GoBilda 的(国际)运输选项,请参阅此处

存在其他开源、更便宜的替代方案,但速度较慢、不够强大且更脆弱。请参阅其他项目

特征

该漫游车的设计功能与火星上的 6 轮漫游车设计类似,并采用了火星漫游车用于穿越岩石表面的一些主要驱动机制:

  • 摇臂转向架:摇臂转向架悬架系统允许所有 6 个车轮在爬过障碍物时持续与地面接触
  • 差速枢轴:在爬升时允许重量从流动站的一侧机械卸载到另一侧
  • 6 轮阿克曼转向系统:驱动和转向/转向机构,控制车轮的指向以及每个车轮的移动速度。

Raspberry Pi 因其多功能性、可访问性、简单性以及添加和升级您自己的修改的能力而充当了该漫游车的“大脑”。任何可以与 Raspberry Pi 通信的方法(蓝牙、WiFi、USB 设备等)都可以连接到机器人的控制系统。

对于 7.2Ah 电池并在崎岖地形上行驶,预计至少可行驶 3 小时。下图是在岩石地形上行驶时记录的,并绘制了随时间变化的电压、电流消耗和命令速度。当电压低于 13-14V 时,流动站将断电。您可以通过使用更大的电池和/或让流动站携带可更换的第二块电池来增加行驶时间。

警告:小心不要对锂聚合物电池放电过度,否则会大大缩短电池的使用寿命,并可能导致充电困难或无法充电。

电量使用图

加入由数百名构建者组成的社区

考虑自己建造一个吗?提出问题、联系维护人员、了解修改以及加入开源 Rover 构建者社区的最佳方式是加入我们的 Slack 小组:

注:JPL 和加州理工学院与本论坛没有官方关系;它由公众个人管理。如果您需要帮助或澄清项目的任何方面,您可以就这些问题提出问题。此外,您可以发布和推广您在此项目上创建的任何修改或插件。我们强烈鼓励发布添加和修改,以便该项目和社区能够发展。

维护状态

作为一个开源硬件项目,流动站正在不断改进。请检查问题拉取请求和 Slack 论坛,看看是否会很快发生任何重大变化。OSR 项目很荣幸获得开源硬件认证!

OSHW 认证 US002551

在线3D模型

您可以在浏览器中的OnShape查看最新版本流动站的 3D 模型。

必要的技能

该项目包含机械装配/制造元素,使用大量电气元件,并拥有运行这一切的软件。为了完成这个项目,您需要具备以下方面的经验:

  • 制造/机加工:所有零件均为消费级现成 (COTS) 零件,无需金属加工即可完成流动站的“基础”版本。但是,对于任何可选扩展,访问以下技能/工具可能会很有用:
    • 使用带锯/Dremel 进行金属切割
    • 使用钻床/手钻钻孔
    • 用于零件清理的锉磨和打磨
    • 一般制造/加工安全
  • 电子产品:该项目使用电机、电机控制器和电池等组件。虽然不需要具备以下技能的经验,但联系可以提供帮助的人会节省大量时间:
    • 焊接
    • 电气调试
    • 接线
    • 电气安全
  • 软件:火星车的大脑是一个 Raspberry Pi。所有代码都可以在osr-rover-code存储库中找到,以及设置它的分步说明。不过,对 Linux、ROS、Git 和 Python 的基本熟悉会有所帮助。

上述大部分技能都是您可以通过观看视频和在互联网上进行研究来相当快地学习和掌握的技能,并且在整个项目中,我们也尝试提供其中一些的补充信息。请参阅构建文档以获取更多信息。

必要的工具

该项目假设您有一些标准工具来帮助组装该项目。如果您没有任何可选工具,我们提供在线服务示例,您可以使用这些服务来制造零件并将其发送给您。

必备工具

  • 公制六角扳手
  • 钢丝剪
  • 剥线钳
  • 烙铁
  • 焊接
  • 数字万用表
  • 剥线钳,例如这些

可选工具

  • 3D打印机
  • 激光切割机(用于车身板,可提供在线服务)
  • 台式电源(不使用电池进行测试)
  • 用于操作 Raspberry Pi 的物品(键盘、鼠标、显示器、5V micro USB 电源适配器)

预计时间投入

根据我们的经验,该项目的构建时间不少于 100 人时,并且根据相关人员的熟悉程度和技能水平,时间可能会长得多。有经验的建造者也许能够在这段时间内建造这个项目。然而,这个项目通常是一个教学和学习工具。在整个文档中,我们尝试为那些可能不熟悉此类项目的人提供补充信息。

入门

漫游者构建路线图

  • 第一阶段: 订购零件。您会希望尽快开始!

  • 第 2 阶段: 创建接线。电缆将车身中的印刷电路板 (PCB) 连接到每个电机,并集成到摇臂转向架和角组件中,因此需要首先构建它们。

  • 第 3 阶段: 制作电子设备:焊接 PCB 并与外围连接一起安装到流动站中。我们还将使用接线来测试您的 PCB。

  • 第 4 阶段: 制作机械组件:车身、两个摇臂转向架、驱动器和角电机组件。这些说明将指导您逐步完成这些操作,同时集成第 2 阶段的布线。然后您将它们连接到看起来像流动站的东西上!

  • 第 5 阶段:设置和配置操作系统流动站代码。Rover代码存储库的自述文件将引导您完成在 Raspberry Pi 上启动并运行 Rover 软件的所有必要步骤。这些步骤可以在项目期间的任何时候完成,一直到所有电子和机械部件完成并且您准备好开始驱动和控制机器人时为止。

  • 下一步是什么?添加您自己的升级!我们选择 Raspberry Pi 作为该项目的大脑,这样它就应该很容易添加、更改和升级,以便在这个已经很酷的机器人上构建令人兴奋的东西。一些让你集思广益的升级想法:用于碰撞检测的声纳、用于定向/闭环驾驶/障碍物测绘的 IMU、用于物体识别和跟踪的摄像头、传感器包(温度、压力、湿度)、太阳能电池板,甚至机械臂!

订购零件

零件清单

零件清单自述文件包含构建整个机器人所需的所有零件,如我们的文档中所列。

请注意,教育建设者可以通过填写此表格在 GoBilda 申请 15% 的折扣。请确保您按时完成此操作,因为处理时间可能会有所不同。

您可以选择更高转速的电机(以更快地驱动流动站),但会牺牲最大失速扭矩。GoBilda-5203 系列提供了一系列可轻松与建议的流动站设计的其余部分集成的电机。如果您找到更喜欢的车轮,流动站设计和软件可以适应不同的车轮尺寸。

其他项目

看看这些替代的火星漫游者复制品:

明星历史

明星历史图

免责声明

本文通过商品名称、商标、制造商或其他方式引用任何特定商业产品、流程或服务,并不构成或暗示其获得美国政府或加州理工学院喷气推进实验室的认可。政府赞助得到承认。

根据Apache License 2.0获得许可。

晚上在海滩上的 OSR

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基于火星漫游车的自制 6 轮漫游车!

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