跳转至

Fashionstar Atom X：17 自由度双足机器人

Atom X 外观

1. 简介

简介配图 1
简介配图 2
  • 项目名称：Fashionstar Atom X 17-DOF Open Source Robot Kit
项目名称
  • 简介：这是一个完全开源的 17 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 17 颗 Fashionstar RA8-U25H-M 总线舵机，配合极简的电子架构，让你专注于运动算法的开发。
简介
  • 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。
机器人架构
  • 自由度配置：整机 17 DOF，覆盖头部、手臂及腿部关节。
自由度配置
  • 关节执行器：Fashionstar RA8-U25H-M 总线伺服舵机 × 17（支持总线通讯，布线简洁）。
关节执行器
  • 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。
机器人骨架
  • 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）。
控制与接口
  • Web 可视化动作编辑器：提供免安装的网页端控制平台，支持实时舵机调试与示教模式编程。编辑完成的动作组可导出为标准的 .json 格式文件，便于各类主控（如 Arduino、STM32、树莓派）解析与集成。
Web 动作编辑器
  • 开箱即用：默认适配 Seeed Studio XIAO 系列作为主控，提供出厂演示程序。
开箱即用
  • 多模块扩展：搭配 Seeed Studio XIAO 扩展板，板载 Grove 接口，可连接 Seeed Grove 系列传感器/控制器模块。
多模块扩展
  • 跨平台兼容：为了降低开发门槛，我们提供 RUC-01 转接板，板载 5V/3.3V 电源输出及 UART 接口，任何具备串口功能的控制器均可通讯。
跨平台兼容

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。

扩展建议 1
扩展建议 2
扩展建议 3
扩展建议 4

2. 硬件架构说明

硬件架构配图 1
硬件架构配图 2

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，该模块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 17 颗总线伺服舵机的信号和电源。
舵机通讯
  • 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。
PC 调试接口
  • 系统供电：负责电压转换，并为主控板提供稳定的电源输入。
系统供电
  • 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。
通讯接口

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。
核心主控
  • 生态扩展：配套 Grove 接口扩展板，引出丰富的通用接口。
生态扩展
  • 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。
主要功能
逻辑主控与扩展

2.3 数据流向说明

数据流向说明

调试/编辑模式（Debug Mode）

Debug Mode 
PC --(USB)--> RUC-01 --(总线)--> 舵机
Debug Mode 流程

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。

Debug Mode 说明

自主运行模式（Autonomous Mode）

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

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。

Autonomous Mode 说明
数据流向补充

3. 机器人结构说明

结构配图 1
结构配图 2
  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
结构展示与默认 ID（补充）
  1. 机器人伺服舵机处于零度时的姿态
零度姿态
零度姿态（补充）

4. 动作编辑器使用说明

动作编辑器配图 1
动作编辑器配图 2

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

4.2 编辑器控件说明

4.2.1 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，可以将机器人的位置摆放出来并且 ID 号也与之对应，点击即可将该布局锁定。
  • 扫描：重新扫描机器人中所有的在线舵机。
  • 检查：点击可检查到是否高低压保护以及堵转等异常状态。
  • 单次读取：单次读取舵机的实时角度。
  • 状态颜色：绿色状态为舵机在角度控制状态下，红色状态为舵机在卸力/阻尼释放状态下。

通过拖拽可对舵机的角度进行控制：

  • 实时读取：实时读取舵机的角度。
  • 速度：该速度为上方拖拽滑动条舵机角度控制的速度，防止舵机角度控制速度太快。
  • 解锁模式：将舵机进行释放以方便进行动作编辑，可卸力释放/阻尼释放。

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。
  • 添加动作组
  • 检查异常状态（高低压保护/堵转等）
  • 删除整个动作组（至少保留一组）
  • 运动验证：点击即可对刚刚添加的所有动作进行运动验证。
  • 循环播放：点击循环开启即可重复播放动作。
  • 停止播放：停止动作组的播放。
  • 调整动作顺序：可通过拖动单个动作来调整动作之间的顺序。
  • 动作时间（Time）：舵机转到目标角度需要的时间（如图示例为 2s）。
  • 间隔时间（Interval）：动作与动作之间的等待时间。
  • 删除所属动作
  • 运行所属动作
  • 添加当前编辑动作
  • 导出动作组数据：导出整个动作组的舵机数据，便于导入到控制器中。
  • 导入动作组数据：导入已有动作组数据并进行更改。

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。
  2. 选择机器人所在的串口。
  3. 扫描出机器人身上的所有伺服舵机。
  4. 点击“全卸”将机器人身上的所有舵机释放控制，以方便进行掰动结构进行动作编辑；若只需要对手部或者腿部舵机进行编辑，可单独解锁需要执行的舵机进行动作编辑。
  5. 设置“动作时间”以及“间隔时间”。
  6. 每编辑好一个动作后点击“添加当前”，可将当前机器人的动作添加进当前动作组。
  7. 动作组编辑完成后可以点击播放进行验证。

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。

  1. 点击“导出(JSON)”将动作组数据导出为 JSON 文件。
  2. 打开导出的 JSON 文件，复制 frames 里面的内容（包括 [] 在内的所有内容）。
  3. 将刚刚在 JSON 文件复制的内容替换 jsonData 里面的所有内容，完成后即可编译将程序下载到控制板中，并且通过蓝牙手柄对机器人进行具体控制（可参考“机器人控制参数说明章节”）。

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。

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。

5.3 Web 端遥控参数说明（如使用）

  • SERVICE_UUID：服务 ID。
  • CHARACTERSTIC_UUID：特征 ID。

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：在调节示教模式运行速度时的步进值，每次加减 200。

5.5 数据说明（按实际需求修改）

  • RemoteControl_DefaultDemoAction：默认演示动作，即用户通过动作编辑器实现的动作。
  • 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，并且确定自己的按键需求，再对控制程序进行修改。
Web 端遥控说明：遥控器的具体数据需要用户自行确认，并且确定自己的按键需求，再对控制程序进行修改。

5.6 机器人复位角度参数说明

  • ROBOT_RESET_POSITION_0 ~ ROBOT_RESET_POSITION_16：0 号舵机 ~ 16 号舵机的零位角度设置（机器人复位角度）。

说明：用户需要按照自己的机器人复位角度进行参数修改。

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”：机器人会执行内置的一个动作。
  • 按下“机器人复位”：机器人处于默认的复位动作。
  • 按下“机器人阻尼模式”：机器人处于可摆动状态，用户可通过阻尼模式进行示教动作编辑。
  • 按下“机器人示教动作记录”：机器人会记录此时用户所摆动的机器人动作。
  • 按下“机器人示教模式动作执行”：机器人会执行用户刚刚所记录的示教动作，执行完默认不会清除。
  • 按下“减少机器人示教模式执行速度”：系统会减少机器人执行示教动作的运行速度，机器人头部的 13 号舵机会进行左右旋转来展示当前的动作速度。
  • 按下“增加机器人示教模式执行速度”：系统会增加机器人执行示教动作的运行速度，机器人头部的 13 号舵机会进行左右旋转来展示当前的动作速度。

6.2 手机/电脑 Web 端遥控使用说明

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

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”，系统会增加机器人执行示教动作的运行速度，机器人头部的 13 号舵机会进行左右旋转来展示当前的动作速度。
  • 0X02：“增加机器人示教模式执行速度”，系统会减少机器人执行示教动作的运行速度，机器人头部的 13 号舵机会进行左右旋转来展示当前的动作速度。
  • 0X04：“机器人示教动作记录”，机器人会记录此时用户所摆动的机器人动作。
  • 0X08：“机器人示教模式动作执行”，机器人会执行用户刚刚所记录的示教动作，执行完默认不会清除。
  • 0X10：“机器人默认动作执行”，机器人会执行内置的一个动作。
  • 0X20 ~ 0X80：默认未定义。
  • 黄色
  • 0X01 ~ 0X02：默认未定义。
  • 0X04：“机器人阻尼模式”，机器人处于可摆动状态，用户通过阻尼模式进行示教动作编辑。
  • 0X08：“机器人复位”，机器人处于默认的复位动作。
  • 0X10 ~ 0X80：默认未定义。

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