ANDY – 多目的ヒューマノイドロボット

ソフトウェアの仕組み

以下は、起動からシャットダウンまでの Andy の動作サイクルの簡潔な概要です。コードベース全体はオープンソースで、こちらで確認できます。簡略化されたフローチャートでプロセスを示しています。

ステップ 1：Andy の起動

背面の電源スイッチを入れて Andy を起動。11.1 V 1300 mAh Li-Po バッテリーから UBEC を経由して L298N モータードライバーと Raspberry Pi に電力が供給されます。Pi が起動すると自動的に boot.sh が実行され、メインアプリケーションが起動。スクリプトは 2 つの設定ファイルを読み込み、サーバー起動の要否、クライアントログイン許可、将来のモードフラグをチェック。最後にマイクロフォンを定義された無音閾値にキャリブレーションします。

ステップ 2：コマンドの取得

システム稼働後、Andy はステートマシンとして動作。内蔵マイクロフォンからのコマンドを継続的にリッスンし、サーバーがアクティブならネットワークからも受信。認識された音声をテキストに変換し、コマンドハンドラーに渡します。

ステップ 3：コマンドの実行

cmds.py の適切なルーチンが呼び出されます。シャットダウン要求はソフトウェアとハードウェアの両方を安全に終了。他のコマンドは実行後にリスニング状態に戻ります。

結論

Andy のソフトウェアは 1,600 行超に及び、モーター制御、音声認識、ネットワーキングを包含。プロトタイプ #1 のデモ動画をご覧ください。コードは完全に透明で、貢献とレビューを歓迎しています。

ブレイン

Raspberry Pi が Andy の中央プロセッサーとして、モータードライバーから音声処理まであらゆる処理を担当。すべてのロジックは上記リンクのオープンソースリポジトリにカプセル化されています。

電源

Andy は 11.1 V 1300 mAh Li-Po バッテリーで駆動。UBEC が電圧を 5 V に降圧し、Pi の安定動作を確保。

モーター駆動

3 つの L298N H ブリッジドライバーが合計 6 つの DC モーターを制御（ドライバーあたり 2 つ）。これにより Andy は複雑なロコモーションパターンを実行可能。

GPIO 拡張

Pi の限られた GPIO ピンを克服するため、MCP23017 I²C エキスパンダーで出力を追加。現在はステータス LED を駆動していますが、将来の周辺機器に拡張可能です。

将来のイテレーション – バージョン 2

Andy の次期プロトタイプは、オリジナルの 6 自由度から 10 自由度（10 DOF）の完全関節ボディを搭載予定。以下に計画中のハードウェア拡張を概説します。

回路図と新機能

• バッテリー電圧監視と自動低電圧シャットダウン（SD カードとバッテリー寿命を保護）
• Raspberry Pi 起動を示す電源オン LED
• リアルタイムバッテリー状態、環境デシベルレベル、エラー信号表示用 10 セグメント LED バーグラフ
• 10 個のサーボ：脚用 4 つ（4 DOF）、腕用 6 つ（6 DOF）

バッテリー監視

内蔵回路がバッテリー電圧を継続的にチェック。安全閾値を下回ると Andy はグレースフルにパワーダウンし、データ破損を防ぎバッテリー寿命を延ばします。残量は LED バーで可視化。

電源オンインジケーター

Pi の 3.3 V レールで駆動される緑色 LED が起動時に即座に点灯し、Andy がオンラインであることを素早く視覚確認できます。

5 セグメント LED 出力

専用 5 セグメントディスプレイは未入手ですが、カスタム LED バーでバッテリー電圧、環境騒音を表示し、エラー時に点滅します。

10 サーボモーター

10 個のサーボで、各脚 4 DOF、各腕 6 DOF を実現し、より自然な歩行と精密な操作を可能にします。

プロジェクト展望

二足歩行脚部のパーツが 8 月に到着予定で、その後ウォーキングデモを撮影。腕の完全関節化など追加機能は、部品入手次第で秋から冬にかけて展開予定。コメント欄での貢献と機能提案を歓迎します。

包括的な技術的深掘りについては、「ANDY – A Multi-Purpose Humanoid Robot」と題した完全なプロジェクトドキュメントを参照してください。