欢迎来到AI的世界：从树莓派，Arduino 到 HEXA | 了解机器人开发必看

嗨，你们好！我是Neo。最近几年人工智能（AI）能够说是个如火如荼的新锐概念。但不一样于大疆的无人机或者各类VR设备，AI设备自己因为兼具了软硬件的要求，门槛其实仍是挺高的。

好比对于以前刷屏的波士顿动力的后空翻机器人Atlas，不管是机械结构，仍是运动平衡算法，都是普通玩家无法企及的。别的不说，数百甚至数千万美圆的研发投入，就让你们只能看看而已了。

同时对于极客和硬件玩家来讲，面对茫茫多的新概念，好比Raspberry Pi啦，Arduino啦，彷佛都是很是火的产品二次开发社区。那么到底该如何选择呢，Neo我最近恰好在作一些我的项目，把周边朋友手头的这类设备都搜刮过来作了个全面解读，才有了此文。但愿感兴趣的值友看完这篇文章，能对本身该选择怎样的产品能有一个比较明晰的概念。

一. 树莓派 Raspberry Pi

啥是树莓派？

树莓派是将电脑集成到了一块电路板上的微型电脑。

可接显示器鼠标键盘等外设；基于linux的系统；是一台功能完整的迷你电脑；存储经过micro-SD卡来提供；内置以太网接口可直接联网 （Arduino也能够访问网络，但那须要一些额外的部件）。

也就是说，树莓派其实就是一台小电脑，而且已经兼容了完整的软硬件系统，能够直接进行开发。

这样对于偏编程开发的技术人员来讲，树莓派是一个很是低成本而又可靠的开发平台。

而且编程环境就是标准的Linux编程环境，对于有经验的程序员来讲上手很是容易。但这也就致使对于没有相关经验的人来讲，树莓派的软件编程门槛有点高。而且若是想作运动实例的话，配置过程比较复杂，还须要外接驱动板，成本也就上去了。

二. Arduino

啥是Arduino？

Arduino是一个彻底开源，能够二次开发用于商业运营的开发平台。

核心：AVR单片机 本质：单片机应用开发板

优点：简单的函数，还有许多应用库，这样就不用直接去操做寄存器了，使得没有很好的单片机基础的人员也可使用Arduino作出本身想要的东西。

简洁的IDE（集成开发环境）：也就是写代码，编译，调试，下载的上位机软件。

做为核心的Arduino开发板有多个版本，好比最多见的Arduino UNO板。此外，Arduino拥有自带的软件开发系统。目前很是的火的智能机械臂就是利用Arduino开发出的很是热门的品类。

然而Arduino的开发成本其实不低，要求玩家必须有丰富的软硬件知识和不错的动手能力。而对于这样的高阶玩家来讲，Arduino芯片自己的性能又显得有些孱弱。

因此目前Arduino更多的仍是做为一些高校学生的毕业设计，或者我的/小团队练手的选择。若是要作严肃的机器人/AI项目开发，Arduino的算力/复杂度比，仍是稍微低了点。也就是说，玩家实力达到创客级别以后，Arduino平台自己的硬件性能瓶颈，会明显限制创客的想象力了。

三. 全地形可编程机器人HEXA

看到这里可能有值友会说：聊了半天啥状况？

波士顿动力那种牛逼的咱们买不起； 树莓派那种偏软件的不只上手门槛很高，即使开发出应用，也仍属因而一个PC设备，还称不上是机器人； 而Arduino这种偏硬件的对于开发者来讲，若是不太明白机械结构设计不会本身搭控制系统，那么可玩性也很是低。

因此啥也干不了? 好在，有需求就会有厂商来努力填补这个空缺。 Vincross最近新出的一款可编程全地形机器人HEXA，彷佛就是一个不错的尝试。

我最先注意到这个产品，其实也是看站内的一篇众测报告。 前不久还在《Wired》杂志的年度产品"Gear of the Year"里看到HEXA占据了很是大的篇幅：

虽然没有细看，但留下了印象。就是以为这个产品蛮酷的，好像之前没见过。 没想到身边的Geek小伙伴竟然已经直接在KS上众筹了一台，赶快第一时间拿过来玩玩。首先HEXA自己的造型比较让人印象深入，把它放在办公桌上能够达到超过100%的回头率，很多同事甚至回头了不下三次。纷纷表示，这个是什么东西？能不能演示一下？

首先从外形来看，六足（Hexapod Robot）的结构会比传统的轮式、或者履带式结构更适合各类越野环境。美国NASA目前正在研制的登月机器人ATHLETE其实就是源于六足机器人的造型，从而能够更好的适应月球复杂的地表环境：

在一些地面比较不平整的环境中，足型机器人先天就会比轮式机器人拥有更强的经过能力。

对于一些沟壑，足型机器人也能够有更强的环境适应能力。而对于六足机器人来讲，只要保证三足不离地，就能够很是稳定，而若是增长到八足或者更多又会形成对软硬件资源要求增长，效果却不明显。因此其实六足是最具性价比的一个选择：

而HEXA则将六足机器人的优点进一步优化，从步态上来讲，有跨步、正常、探洞三种步态，再加上它能够360°无限旋转的头部，使得HEXA在行动能力上更加灵活便捷。

我想HEXA的团队在设计这款产品的时候，主要也是考量了如何兼具性能和成本的平衡，从而最大化的实现产品力。 聊完了六足结构，回到产品自己。HEXA在传感器配置上也比较丰富，头部除了高清摄像头（有夜视功能）以外，还有测距传感器和红外发射器，能够比较充分的感知周围世界。这也给后续咱们编程实现各类复杂功能提供了底层支撑。

若是以为官方自带的传感器不够知足创客们的开发脑洞，HEXA也提供了丰富的硬件开发接口（I²C，ADC，GPIO，USB，音频接口等），能够扩展更多外设来DIY一些更复杂的功能。

这种科技感+神秘风的六足机器人，对于小朋友的吸引力实在是太大了。同事的儿子小C不过是来叫爸爸一块儿吃饭，直接就表示吃饭不急，得先玩玩这个高科技家伙。

因此我干脆说，那就由小C你做为咱们的测试员，来评测一下这个机器人吧！ 小C的绝不示弱，在我帮忙链接好以后，就用"Explore"这个机器人应用（官方称为Skill）给小C用于"探险"。

做为一个没有任何相关经验的5岁孩子，小C直接上手，就能够经过触摸屏控制，玩出各类丰富的步伐和身体姿态：

而长时间不操做的话，HEXA也会自动"卧倒"进入休息模式。

因此从易用性的角度来讲，HEXA确实作得不错，没有任何基础的小朋友，也能够轻松上手。 不过，HEXA可不只仅只是一个让小朋友玩的机器人玩具产品。定位于可编程的它，更重要的给想研究机器人科学的创客们，提供一个机器人学习和开发的平台。 对于初级的开发者，首先可使用HEXA Simulater来进行入门学习。

在Simulator中，能够经过可视化的3D模拟器，让开发者不用编写代码就能够直观地进行动做设计。设计好的动做能够直接写入HEXA的硬件中，轻松实现想要的功能。

并且除了预设的动做，咱们也能够简单地经过设置创造更多动做。

固然，对于有编程基础的创客来讲，HEXA也可以知足他们的机器人开发需求。HEXA搭载的是基于Linux内核定制优化的MIND OS操做系统。这个机器人操做系统其实相似智能手机里的iOS或者Android。创客能够经过这个系统，使用GO语言，进行更为深度的开发（后面我会介绍一个实例）。

另外，在开发的便捷性上，Vincross不只在官网提供了完整的开发文档和教程，也同时在Github这样的开源平台上也进行了分享，方便了创客们的开发使用。

在完成相应的开发以后，创客能够将动做封装成机器人应用，也就是我上面提到的Skill。值得一提的是，HEXA提供了专门的Skill Store，相似于App Store，开发者不只能够将本身建立的Skill上传到Skill Store上进行分享和售卖，其余的HEXA玩家也能够自行前往下载里面的应用，增长HEXA的功能。

也就是说，HEXA并非提供单纯的一个机器人硬件，而是所谓的一个完整的Package：硬件（HEXA）和软件（MINDOS）一同构建成一个完整的机器人开发生态，甚至一种机器人文化。做为一款新产品，这个完成度的确让我有些意外。

不过可能光这样罗列有些过于抽象，咱们仍是来看个实例吧~

实例机器人应用：斗牛（Bullfight）

好比这里咱们以斗牛"Bullfight"，来讲明一下编写过程。

这个Skill是由一位海外的Reddit用户编写的。具体来讲主要就是分三步：头部运动，捕捉红色信号，Go Go Go！！！

而这位用户也把完整的设计思路和源代码开源了出来，方便你们取用。具体来讲，这个skill须要教会机器人的主要是2点：

1. 启动视频捕捉系统
2. 找到红色，而后启动运动系统走向红色目标

最终实现分为三步：

第一步：头部转动

具体的代码，其实就是修改"hexabody"这个package里面的头部转动参数：角度和时间。角度指的是接下来这个动做须要头部转动多少角度，而时间则表明了转动速度。具体代码以下：

func (skill *ScanRed) searchRed() {
    for skill.status {
        if skill.rotate {
            direction := hexabody.Direction()
            direction += 30
            hexabody.MoveHead(direction, 200)
            skill.checkRedLightDistrict()
            time.Sleep(time.Millisecond * 100)
        }
            time.Sleep(time.Millisecond * 200)
    }
}

好比这里我想让HEXA转头的速度快一点或者慢一点，只有调整对应的参数就能够了。

第二步：侦测红色

这一步，首先是使用SnapshotRGBA() 来抓取HEXA捕捉到的视频图像信息。而后，经过因此中心点范围内的RGB值，来判断是否超过了阈值（即红色或者非红色）。这里的RGB算法其实也是多种多样，不过要平衡准确性和速度，其实有时候不得不把备选的各个算法都尝试一遍。这部分的代码以下：

func isRed() bool {
    thresHold := 200
    subRed := 0
    srcImg := media.SnapshotRGBA()
    srcBounds := srcImg.Bounds()
    m := image.NewRGBA(srcBounds)
    ptX := (srcBounds.Size().X * 1) / 10
    ptY := (srcBounds.Size().Y * 1) / 10
    draw.Draw(m, srcImg.Bounds(), srcImg, image.Pt(ptX, ptY), draw.Src)
    subBounds := image.Rect(srcBounds.Min.X/2, srcBounds.Min.Y/2, srcBounds.Max.X/2, srcBounds.Max.Y/2)
    newImg := m.SubImage(subBounds)
    width := newImg.Bounds().Size().X
    height := newImg.Bounds().Size().Y
    for w := 0; w < width; w++ {
        for h := 0; h < height; h++ {
            r, g, b, _ := newImg.At(w, h).RGBA()
            r = r >> 8
            g = g >> 8
            b = b >> 8
            c := (int(r) - int(g)) + (int(r) - int(b))
            if c > thresHold {
                subRed++
            }
        }
    }
    log.Info.Printf("%d %d", subRed, width*height)
    if subRed > (width*height)/200 {
        return true
    }
    return false
}

固然了，掌握算法之后，也能够随意更换颜色对象。

而第三步就是冲向红色目标了

这一步其实就是直接调用WalkContinuously()命令。具体代码以下：

func (skill *ScanRed) goToRed() {
       for skill.status {
           if skill.run {
               log.Info.Printf("RUN...")
               hexabody.Walk(hexabody.Direction(), 100)
       }
       else {
           time.Sleep(time.Millisecond * 200)
       }
   }
}

最终的实现效果，仍是不错的。

因此，HEXA能够说是提供了一个完整的开发环境和比较严谨的进阶之路：

一、酷炫的外形和自带skill，好比Explore，能够吸引极客玩家对机器人的兴趣，也让任何零基础的玩家操控HEXA来一段越野探险。 二、简单易用的HEXA Simulator，可让不太懂编程的用户，经过所见即所得的方式编写和组合各类HEXA的新动做，实现相关的功能。对于培养青少年的编程、机械制造兴趣，也是很是好的。 三、完整的HEXA Mind SDK，可让对机器人和AI感兴趣的高校学生、从业人员或者Geek、创客们轻松发挥本身的想象力。创客们不须要精通机械设计，也不须要精通软件编程和开发，就能够直接拿HEXA进行高级语言的动做程序开发，很是方便和高效。

不只仅是下降了机器人学习和开发的门槛，也提供了一条学习曲线并不算陡峭的机器人入门之路。

固然，其实也不难看到HEXA的目标不止于此。HEXA结合MIND OS构建的机器人开发生态，让用户彻底有能力超越目前的功能演示范畴，开发出一些有强大应用价值的功能（好比：极端狭窄环境的探险、抢险救援中提供一些协助、做为机器人宠物承担家庭陪伴的功能等等）。

能够想象，当这些功能真正应用到实际生活中，机器人就不在只是一个生活在科幻电影中摸不着的，或者只是玩具通常的产物，而是像现在的智能手机同样普及生活助手。从机器人行业的角度来看，HEXA的价值更在于让创客们对于机器人的想象有途径能够实现，从而推进整个机器人产业的发展。固然了，光靠这一款产品显然是不够的，但显然咱们看到了好的迹象和趋势。

四. 尾巴

回到最初的话题，如今国际化背景之下，咱们接触最新最高科技技术的方式的确是愈来愈多了。而且各类开源文化的影响之下，和世界一块儿开发新产品早就不是一句空话而已经成为了现实。

若是想要作一些我的创客项目，或者只是单纯的作一些好玩的做品，树莓派、Arduino或者HEXA这样的成品，其实都提供的至关不错的基础。至于如何选择，更多的可能仍是看实际的需求来决定。

若是是作一些数据监控和处理任务，好比下载机、空气监控、PM 2.5监控，树莓派应该是最佳选择，价格不贵几百元搞定，实例也多；

若是是作一些运动控制的小做品，好比机械臂、微型3D打印机、智能小车，Arduino是更合适的选择，而且拖各类改版的开源产品库的福，在某宝上能够直接买到原始图纸。通常一个项目的成本大约在1000-3000元；

若是想不仅是学习DIY产品的过程，而是直接学习机器人从初级到高级的编程，对复杂环境、丰富视频信号的捕捉、处理和进一步动做，从而实现真正的机器人应用，而且经过类Skill的形式在全球创客的智能手机上传播，目前HEXA也能够说是这个品类下最佳的选择。甚至，是惟一的选择。感兴趣的朋友能够去Vincross的官网，以及京东和淘宝看看。

总而言之，咱们可能正处于创客最好的时代。

If you wanna DIY something, the best time is NOW！

好了，此次对于机器人开发入门的介绍就到这里，若有未尽之处，还请你们在评论区指出。 若是你们感兴趣的话，后续我也会带来更详尽的项目开发实例介绍。 我是（微博：沈少Neo），咱们下次见！