项目说明

本项目旨在独立研发一只高性能的机器狗，具备在三维空间中自由运动的能力。该机器狗的重量为10kg，臂展约100cm，采用伺服无刷电机控制关节运动，并通过CAN通信实现高效控制。

叠盾（大三一年做的，项目有些细节尚且不完善，大佬们轻点喷，我还是个孩子，另外求求点个赞和收藏）

连接脐带电源调试图

硬件设计

• 动力系统：每条腿配备三个电机，确保腿部在三维空间中的灵活运动。膝关节电机通过同步带传动设计，减少运动过程中的能量损耗。
• 控制系统：
  • 上位机：使用NVIDIA Orin NX高性能计算机，支持高算力应用。
  • 下位机：由两颗STM32H7单片机组成，分别通过SPI与上位机通信，解析指令并控制电机。
  • 电源管理：实现24V-19V、19V-5V和5V-3.3V的三路Buck开关降压稳压电路，带载纹波均在30mV以内。
• 通信：四根CAN总线实现1Mbps的通信速率，SPI总线支持16Mbps的速度，确保数据传输的高效稳定。

软件系统

• 控制程序：上位机实现底层SPI发送程序和步态规划程序，同时开发了小米电机驱动库，支持通过ROS或C++进行控制。
• 物联网集成：通过MQTT协议，将机器狗的传感器数据上传至物联网平台，并在Web端进行可视化显示，增强用户体验。

机械设计

• 零部件设计：共设计79个零部件和276个螺栓孔位（不完全统计），经过百余次3D打印验证，确保设计的可行性与稳定性。
• 材料选择：最终采用CNC加工的铝合金零件进行组装，提升机器狗的结构强度与耐用性。

开源协议

开源协议说明

项目相关功能

主要配置：

• 12自由度，伺服无刷关节电机（小米微电机）
• ORIN NX 16GB 机载电脑
• 下位机STM32H750

实现功能：

若干种仿生步态，通用接口可以外加激光雷达和深度相机

项目属性

本项目为首次公开，为本人原创项目。项目未曾在别的比赛中获奖。

系统架构：

主要由上位机、下位机、电机及机械结构组成

下位机系统使用两颗STM32H7及周边电路组成，实现三级同步降压电路，两个SPI总线、四个CAN总线，并分别挂载12个关节伺服电机。

下位机与上位机使用SPI协议进行高速通信，以满足高实时性高频率的运动控制和姿态监控通信要求

上位机系统由JETSON-ORIN NX和外部设备组成，实现对姿态的解析及控制，激光SLAM，环境建模，自主运动及导航

机械结构：

机械结构由四只机械腿和机器人主体、内外部设备固定架组成。

下面将对机械腿的设计进行详细的讲解：

机械腿由三个关节电机及传动结构组成，通过传动结构将三个关节电机集成在髋关节处，以减少运动惯量。

整体结构如下图：

具体结构BOOM图（此图为初版结构生成，但后期只改动了部分尺寸，整体结构未变）：

机器狗整体结构图：

下位机系统

• 通过40PIN排线连接上位机，可通过M3铜柱固定在上位机孔位
• 主控为两颗STM32H750RCT6
• 挂载四路CAN总线，每路CAN挂载三个伺服关节电机，共12个，最高波特率为1M。
• 两路SPI，分别负责每个单片机与上位机的通信，最高波特率为15M
• 板载MPU6050陀螺仪
• 三个DC-DC同步降压，分别为24V-19V、19V-5V、5V-3.3V。19V为机器狗上位机ORIN NX供电（XT30），5V、3.3V为单片机系统供电。
• 同时集成有分电板，可向外提供四路24V XT60接口，一路24V XT30接口

主要组成如图：

软件说明

提示：软件可以使用代码块来进行嵌套放置，无需全部软件部分说明，只需说明重要部分即可

实物展示

上下位机合体图

运行、调试图

机械总装图

阴暗爬行&整洁的工作台：

小碎步、终于可以走啦！！！

塑改铁，胶改焊，完全体来啦

还有独家的标记姿态！！！

设计注意事项

其他

机械文件：我用夸克网盘分享了「机器狗机械文件.rar」链接：https://pan.quark.cn/s/6a68fb8ff5b8

单片机程序：DOG_01,详见附件

上位机程序：DOG_CTRL，详见附件