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2021-09-29破解小米“铁蛋”，只需9999元，你也可以做一个四足机器人！
发布于2021-09-29 10:08:40 作者：Challey 资深产业分析师
小米四足机器人“铁蛋”(CyberDog)价格比较亲民9999元RMB，然而全球限量1000套，而且第一阶段只投放400台在小米社区公测，想要抢到估计很难。于是，笔者搜索了一下，发现铁蛋是基于MIT开源机器人开发而来，于是有了兴趣，能不能自己也“做”这样一个“活蹦乱跳”的机器人呢？成本是不是也只需要9999元？
最近，小米发布了四足机器人“铁蛋”(CyberDog)，价格也比较亲民：9999元RMB，然而在购买方式上依然很“小米”：全球限量1000套，而且第一阶段只投放400台在小米社区公测，想要抢到估计很难。于是，笔者搜索了一下，发现铁蛋是基于MIT开源机器人开发而来，于是有了兴趣，能不能自己也“做”这样一个“活蹦乱跳”的机器人呢？成本是不是也只需要9999元？
概述
小米铁蛋
关于“铁蛋”的介绍就不过多赘述了。本文主要简要介绍MIT四足机器人开发框架及关键组成部分。
MIT Biomimetic Robotics Lab 以 MIT Cheetah 3, MIT Cheetah 2, MIT Cheetah Mini 闻名。
MIT’s new mini cheetah robot
2019年，实验室成员 Benjamin Katz 在他的硕士论文中开源了 MIT Cheetah Mini 电机驱动器, 连接12个电机与机载电脑的中心板(SPIne)的代码和硬件。（小米“铁蛋”应该也是在那个时候开始立项研发，它是基于MIT的Cheetah Mini框架来开发的）。
至此，世界上最先进的四足机器人之一: MIT Cheetah Mini 的所有软件, 固件, 除机器人自身外的硬件已经全部公开。
MIT Cheeta mini的控制框架如下图，有12个关节通过12个电机来进行协同控制。
硬件
1、控制板：心脏
上面提到需要一个机载电脑的中心板，这个控制板可以用英伟达的JetsonXavier NX Developer Kit。
根据官方介绍：Jetson Xavier NX 只有 70 毫米 x 45 毫米，可以将 NVIDIA Xavier SoC 的强大性能封装到 Jetson Nano™ 大小的模块中。这个外形小巧的模块将出色性能和功率优势与一组丰富的 IO（从高速 CSI 和 PCIe 到低速 I2C 和 GPIO）相结合。利用小巧的外形、传感器众多的接口和出色性能，为所有嵌入式 AI 系统和边缘系统带来新功能。
目前有预售，价格是3675元人民币。
这也是小米铁蛋采用的控制板，其实还有类似功能的控制板可以使用，只要能够满足MIT Cheetah Mini控制系统的要求即可。
2、足及关节
为了减少惯量，采用较为常规的驱动器上置(远离地面)排布，单腿自由度分配为传统的Roll-Pitch-Pitch形式。
3、关节电机
关节电机
这个也可以在某平台上找到，分为两种，带驱动的价格大约2200-2300元，不带驱动的价格是1450元左右（人民币）。套件里面包含电机，减速器和CAN驱动器（带驱动版本）。
并且，目前还支持颜色、减速比、安装孔位等的定做，可DIY性较强。有了控制板心脏，足，以及关节电机以后，整个四足机器人就只差一个躯壳了，躯壳也可以购买或者自己DIY。
至此，硬件部分就准备就绪，只剩下软件和通信的调试了。
软件与通信
软件方面主要是利用控制板控制12个关节电机的行为。12个关节驱动器，只运行了FOC的算法，对于命令和信息上报使用了CAN通信。下面是概述部分的系统框图：
一条腿（三个关节）为一路CAN，与SPIne进行通信，一个SPIne模块负责两条腿的CAN通信，并使用SPI和电脑信息交换。
IMU用的是串口通信。每个STM32还有独立串口通信，用于模块的设置与debug。
模块通信速率：
每路CAN的通信配置是1M。SPIne用两个STM32是因为带宽不够, 每个STM32有两路CAN， 每一路负责三个电机的通讯才达到1000Hz, 若一路负责两条腿六个电机，就达不到。
SPIne 和电脑SPI通信的时钟为12M，通信频率为1000hz。
详细的软件与通信请联系我们或者作者（微信同名）加入论坛。
组装成本，真的只需9999吗？
从上面看，自己组装一个四足机器人的最低成本大约是：3675+1450*4+leg*4≈9999。如果要有现成的驱动，则要贵上800*4=3200。
真的只需要9999吗？说小米亏本卖铁蛋是在撒谎吗？
NO!
注意每条腿需要三个关节电机，那么成本是：3675+1450*12+leg*4≈22000。（有软件开发功底，就不需要驱动成本800/个）。
但是，
笔者与朋友老刘沟通了，可以一次购买较多数量的电机，也就是说的批量采购，或者说团购，电机价格会低很多。
以小米1000套，那就需要1.2万个电机（其实小米不止采购1.2万个，一是需要备用和维修，二是技术成熟后会计划第二批推出，估计采购了数万甚至十来万），
经与厂家当面沟通，批量/团购购买的电机价格基本能够以出厂价算，大概就是400多，而小米数万甚至数十万的采购，价格还能降低。
这样算下来，DIY一个自己的“铁蛋”，确实只需要9999元人民币左右。
因此，如果有人说小米是在亏成本卖铁蛋，要么就是不了解行情，要么就是在撒谎。不过，这是原材料成本，不包含研发成本。
小结
当然，DIY一个四足机器人可以更深入，譬如结合现在的各种开放的语音控制平台：百度、讯飞等等，就能听你使唤了。
在8月份小米发布“铁蛋”机器人的时候，小米集团副总裁常程表示，CyberDog目前还处在工程探索阶段，目前正在做的是保证设备的稳定性以及基础功能的体验。9月11日，小米集团副总裁崔宝秋称，小米不仅会筹建机器人实验室，还将设立“机器人开源社区”，通过技术回馈促进机器人领域共同进步。小米此举一方面能够促进人形机器人的开发和发展，另一方面也是对国内机器人人才的一个大赶集。
更多更深的讨论，请联系我们或作者（微信同名）。
感谢：老刘
参考：
MIT开源资料
电机控制器硬件：https://github.com/bgkatz/3phase_integrated
电机控制器软件：https://os.mbed.com/users/benkatz/code/Hobbyking_Cheetah_Compact_DRV8323/
SPIne硬件：https://github.com/bgkatz/SPIne
SPIne软件：https://os.mbed.com/users/benkatz/code/SPIne/
linux控制代码 Cheetah Mini：https://github.com/mit-biomimetics/Cheetah-Software
责编：Luffy Liu
