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Fashionstar Atom S：10 自由度双足机器人

1. 简介

  • 项目名称：Fashionstar Atom S 10-DOF Open Source Robot Kit
  • 简介：这是一个完全开源的 10 自由度人形机器人，旨在为机器人爱好者提供一个低成本、高可玩性的硬件平台。核心动力源自 10 颗 Fashionstar RA8-U25H-M 总线舵机，配合极简的电子架构，让你可以发挥更多的想象力。
  • 机器人架构：总线舵机 + RUC-01 转接板（供电/通信）+ Seeed Studio XIAO 主控（可选 Grove 扩展）+ 3D 打印结构件。
  • 自由度配置：整机 10 DOF，覆盖头部、手臂及腿部关节。
  • 关节执行器：Fashionstar RA8-U25H-M 总线伺服舵机 × 10（支持总线通讯，布线简洁）。
  • 机器人骨架：全 3D 打印结构，提供 STP/STL 文件下载，损坏可随时重新打印，也可根据需求重新设计外观。
  • 控制与接口：USB Type-C（上位机调试）、UART 串口（主控通信）、总线舵机接口、Grove 扩展接口（可选）。

Tip

👉 想跑 Python AI？接上 树莓派。 👉 想做物联网控制？接上 ESP32。 👉 想学底层控制？接上 STM32 或 Arduino。

Atom S 外观

2. 硬件架构说明

2.1 驱动与电源管理（RUC-01 接口板）

驱动与电源管理（RUC-01 接口板）作为机器人的动力枢纽，负责总线通信管理与电源分配：

  • 舵机通讯：板载 4 路总线舵机接口（支持串联扩展），负责总线伺服舵机的信号和电源。
  • PC 调试接口：集成 USB Type-C 接口，可直接连接 PC 上位机进行动作组编辑与调试。
  • 系统供电：负责电压转换，并为主控板提供稳定的电源输入。
  • 通讯接口：提供标准 UART 串口，用于接收上层主控板的控制指令。

2.2 逻辑主控与扩展（MCU + Grove Shield）

逻辑主控与扩展（MCU + Grove Shield）作为机器人的“大脑”，负责运行控制算法及处理传感器数据：

  • 核心主控：采用 Seeed Studio XIAO 系列开发板，体积小巧，性能强大。
  • 生态扩展：配套 Grove 接口扩展板，引出丰富的通用接口。
  • 主要功能：运行机器人运动学程序，并通过 Grove 接口无缝连接各类传感器（如超声波、视觉、语音模块等），实现复杂的交互功能。

2.3 数据流向说明

调试/编辑模式（Debug Mode）

PC --(USB)--> RUC-01 --(总线)--> 舵机

说明：直接通过电脑软件调节舵机角度、保存动作组，不经过 XIAO 主控。

自主运行模式（Autonomous Mode）

传感器/遥控器 --(信号)--> XIAO --(UART 指令)--> RUC-01 --(总线)--> 舵机

说明：XIAO 主控根据传感器反馈或预存代码，自主控制机器人行动。

3. 机器人结构说明

  1. 机器人结构展示以及舵机默认 ID 编号
结构展示与默认 ID
  1. 机器人伺服舵机处于零度时的姿态
零度姿态

4. 动作编辑器使用说明

Web 版动作编辑器：https://wiki.fashionrobo.com/uartbasic/robotstudiopro/

4.1 编辑器整体框架说明

动作编辑器整体可分为 3 个模块：

  1. 串口连接/断开操作以及发送信息情况模块
  2. 舵机状态/角度查询与角度控制模块
  3. 机器人动作组优化与动作组数据导出/导入模块
编辑器整体框架

4.2 编辑器控件说明

4.2.1 串口连接与关闭

串口连接与关闭

4.2.2 实时姿态数据页面

  • 布局：每个舵机的控件可以在画布中拖动，可将机器人的位置摆放出来并且 ID 号也与之对应，点击即可锁定该布局。
  • 扫描：重新扫描机器人中所有在线舵机。
  • 检查：检查是否高低压保护、堵转等异常状态。
  • 单次读取：单次读取舵机实时角度。
  • 状态颜色：绿色表示舵机在角度控制状态；红色表示舵机在卸力/阻尼释放状态。
实时姿态数据页面

通过拖拽可对舵机角度进行控制：

  • 实时读取：实时读取舵机角度。
  • 速度：拖拽滑动条控制舵机角度的速度，防止角度控制速度过快。
  • 解锁模式：将舵机释放以方便动作编辑，可卸力释放/阻尼释放。
角度控制与解锁模式

4.2.3 动作组数据页面

  • 动作组：用户可自行配置动作组，数量不限。
动作组
  • 添加动作组
添加动作组
  • 检查异常状态（高低压保护/堵转等）
检查异常状态
  • 删除整个动作组（至少保留一组）
删除动作组
  • 运动验证：对添加的所有动作进行运动验证。
运动验证
  • 循环播放
循环播放
  • 停止播放
停止播放
  • 调整动作顺序：拖动单个动作调整动作之间的顺序。
  • 动作时间（Time）：舵机转到目标角度所需的时间（示例为 2s）。
  • 间隔时间（Interval）：动作与动作之间的等待时间。
动作时间与间隔
  • 删除所属动作
删除动作
  • 运行所属动作
运行动作
  • 添加当前动作
添加当前动作
  • 导出动作组数据：导出舵机数据，便于导入到控制器中。
导出动作组
  • 导入动作组数据：导入已有动作组并进行修改。
导入动作组

4.3 从动作编辑到机器人离线动作的流程（示例：Seeed Studio XIAO ESP32S3 Sense）

  1. 点击“连接串口”，对机器人进行串口连接。
连接串口
  1. 选择机器人所在的串口。
选择串口
  1. 扫描机器人身上的所有伺服舵机。
扫描舵机
  1. 点击“全卸”释放所有舵机控制，便于掰动结构进行动作编辑；若只需编辑手部或腿部舵机，可单独解锁需要执行的舵机。
  2. 设置“动作时间”与“间隔时间”。
  3. 每编辑好一个动作后点击“添加当前”，将当前动作加入动作组。
  4. 动作组编辑完成后点击播放进行验证。

说明：单独的每个动作均可以进行单个舵机的角度修改、时间修改、间隔修改以及动作验证。

动作验证
  1. 点击“导出(JSON)”，将动作组数据导出为 JSON 文件。
导出 JSON
  1. 打开导出的 JSON 文件，复制 frames 中的内容（包含 [] 在内的所有内容）。
复制 frames
  1. 将复制的内容替换程序中 jsonData 的内容；完成后编译并下载到控制板中，然后通过蓝牙手柄对机器人进行控制（可参考“机器人控制参数说明”章节）。
替换 jsonData

5. 机器人控制参数说明（按实际情况修改）

5.1 机器人默认参数说明

  • BAUDRATE：机器人串口波特率。
  • SERVO_NUM：机器人舵机数量。
默认参数

5.2 蓝牙参数说明（如使用）

  • BLE_NAME：蓝牙手柄名称。
  • BLE_UUID：蓝牙手柄 UUID。
蓝牙参数

5.3 Web 端遥控参数说明（如使用）

  • SERVICE_UUID：服务 ID。
  • CHARACTERSTIC_UUID：特征 ID。
Web 端遥控参数

5.4 示教模式参数说明

  • MAX_ACTIONNUM：示教模式最大的动作组数量。
  • Default_RobotRunSpeed_Demonstration：示教模式运行的默认速度。
  • MIN_RobotRunSpeed_Demonstration：示教模式运行的最大速度。
  • MAX_RobotRunSpeed_Demonstration：示教模式运行的最小速度。
  • Adjust_RobotRunSpeed_Step：调节示教模式运行速度的步进值（每次加减 200）。
示教模式参数

5.5 数据说明（按实际需求修改）

  • RemoteControl_DefaultDemoAction：默认演示动作（动作编辑器导出的动作）。
  • RemoteControl_Exe：示教模式执行命令。
  • RemoteControl_Record：示教模式记录动作命令。
  • RemoteControl_Damping：阻尼模式命令。
  • RemoteControl_Reset：机器人复位命令。
  • RemoteControl_ReduceRunSpeed：减少示教运行速度。
  • RemoteControl_AddRunSpeed：增加示教运行速度。

蓝牙手柄说明：遥控器的具体数据需要用户自行确认，并确定按键需求后再对控制程序进行修改。

蓝牙手柄数据

Web 端遥控说明：遥控器的具体数据需要用户自行确认，并确定按键需求后再对控制程序进行修改。

Web 端遥控数据

5.6 机器人复位角度参数说明

  • ROBOT_RESET_POSITION_0 ~ ROBOT_RESET_POSITION_9：0 号舵机 ~ 9 号舵机的零位角度设置（机器人复位角度）。

说明：用户需要按照机器人的复位角度进行参数修改。

复位角度参数

6. 遥控说明

6.1 蓝牙手柄按键使用说明

  1. 蓝牙手柄长按开机，并与 MCU（XIAO_ESP32S3）进行蓝牙配对连接。
  2. 当蓝牙手柄与 MCU 配对成功时，机器人会执行鞠躬动作与复位。

操作说明：

  • 按下“机器人默认动作执行”：机器人执行内置动作。
  • 按下“机器人复位”：机器人回到默认复位动作。
  • 按下“机器人阻尼模式”：机器人进入可摆动状态，便于示教动作编辑。
  • 按下“机器人示教动作记录”：机器人记录当前摆动动作。
  • 按下“机器人示教模式动作执行”：执行刚记录的示教动作（默认不清除）。
  • 按下“减少机器人示教模式执行速度”：系统减少示教动作运行速度（机器人右手 6 号舵机上下挥动提示速度）。
  • 按下“增加机器人示教模式执行速度”：系统增加示教动作运行速度（机器人右手 6 号舵机上下挥动提示速度）。
蓝牙手柄按键示意 1
蓝牙手柄按键示意 2

6.2 手机/电脑 Web 端遥控使用说明

  • 未连接状态：
未连接状态
  • 寻找设备并点击配对进行连接：
配对连接
  • 已连接状态：Web 端遥控与 MCU 配对成功时，机器人会执行鞠躬动作与复位。
已连接状态

Web 端遥控所有按键说明：程序中“红色”的按键数据存在 btn_Main，“黄色”的按键数据存在 btn_border。

在 Demo 程序中，默认遥控按键定义如下：

  • 红色
  • 0X01：增加机器人示教模式执行速度（右手 6 号舵机上下挥动提示速度）。
  • 0X02：增加机器人示教模式执行速度（系统减少运行速度，右手 6 号舵机上下挥动提示速度）。
  • 0X04：机器人示教动作记录。
  • 0X08：机器人示教模式动作执行。
  • 0X10：机器人默认动作执行。
  • 0X20 ~ 0X80：默认未定义。
  • 黄色
  • 0X01 ~ 0X02：默认未定义。
  • 0X04：机器人阻尼模式。
  • 0X08：机器人复位。
  • 0X10 ~ 0X80：默认未定义。
Web 端遥控按键说明

Web 端遥控器链接：https://wiki.fashionrobo.com/ps2v2/

7. 附录

  • Fashionstar 舵机 Wiki 资料：https://wiki.fashionrobo.com/
  • 提供 STM32 / Python / ROS / C++ / Arduino 等舵机控制 SDK