介紹

SmallKat是伍斯特理工學院的兩位學生（Keion Bisland和Xavier Little）在Kevin Harrington編寫的框架代碼下設計和制作的四足機器貓平臺，它采用3D打印，是一種低成本、開源的16自由度運動平臺。該平臺的目的是為了教育/研究提供一個完全開源的四足運動平臺，它同時面向高端玩具市場。和競爭對手的產品相比，該平臺使用業余的伺服系統和普通的電子器件，可以使得它的整體價格維持在一個非常低的水平上。SmallKat有三種尺寸：微型、小型和XL。其中，微型尺寸最小，重約一磅，和一只小貓咪的大小相當，重量相近。小型版本是目前提供的產品，它有兩種不同的實現方案。XL版本則是一個研究性的平臺，它是伍斯特理工學院MQP項目的產物。

詳細信息

在簡單版本的解決方案中，該電子平臺構建在單個ESP32系統級芯片上，搭載了16個伺服驅動器、三個開關模式的去電池電路和一個BNO055慣性測量單元。

該平臺使用了現成的零部件和印刷組件，所以很容易組裝。它使用EPS32芯片內置的WiFi模塊上傳傳感器數據并下傳伺服位置信息。這種在線配置方式使得它非常容易開發，因為可以從附近的PC上運行運動學/步行步態編碼。它的運動學模式可以即時切換，步行步態/身體的控制也很容易靈活控制，無需重新啟動SmallKats上的控制器，從而支持快速開發。

一旦算法最終確定了，我們將把它發布到Git上，它就可以加載第二種離線方式的配置，從而在其硬件的強實時循環中運行。該簡單版本平臺的缺點是，它要求房間里的WiFi信號必須保持穩定。

第二種高級解決方案使用與Wifi版本相同的控制代碼，除此之外，它還會加載一個內核，并在機器人板載的樹莓派上運行它。

該配置使用STM32連接到BNO055慣性測量單元和伺服驅動器上，并通過HID將它們直接橋接到板載樹莓派上。這種解決方案的第一個版本使用了Teensy，但是我們希望可以提供完全開源的軟件棧，所以切換到了自己開發的STM32板子上。

相比于上文的簡單版解決方案，第二種方案更加昂貴，在整個開發循環中，需要將代碼推送到git服務器上，并重新啟動機器人控制軟件棧以加載新的代碼。這些權衡表明，研究人員可能同時需要這兩種解決方案，所以我們提供了兩種版本。此外，玩具市場只對完全獨立的電子產品感興趣，因為它不需要附近的PC機來啟動就能運行。

這個機器貓有個有趣的防摔倒功能。慣性測量單元會生成一個重力矢量，可以用它進行計算，以判斷SmallKat是否翻倒。當它偏離軸線到了一定程度，平臺上的運動學控制器將旋轉頭部和尾部以施加反科里奧利力，從而預防它摔倒。