高中Up主200天肝出偷懒机器人！可拎包，全场景跟随，已获百万播放

Posted 2021-09-03 QbitAl

博雯 萧箫 发自 凹非寺
量子位 报道 | 公众号 QbitAI

难以想象，这竟然是一个18岁高中生独立做出来的机器人！

无论室内外，都能实现跟踪：

就连在黑夜里跟着走，也No problem：

当坐骑也完全没问题：

原理确定、外形设计、电路连接、代码编写，所有工作耗时200天。

而且，全部由这位叫做凌十七的B站Up主一人完成！

视频上传不到3天，就斩获近百万播放量。

本来，自主导演的机器人故事和硬核DIY机器人全流程已经足够惹眼。

在视频即将结束时，Up主还掏出乐器，为这一项目献曲一首，直接引爆了弹幕：

请问还有什么是您不会的呢？

六边形战士！

宝藏男孩？！

从程序员，到导演，到音乐爱好者，多种身份无缝切换！

这到底是怎样的一位Up主？

这又是怎样的一个机器人？

从建模到制作，全自主设计

要做一个什么样的机器人呢？

凌十七给出了他心目中的标准：

钢结构，塑料外壳。

能跟随，能跑，能装东西，能拉着走，关键……还能坐。

画好了设计图，18岁的少年沉吟道：可行。

那就开始，第一步：建模！

大家来感受一下这个建模工作量：

拉近了看，整个机身的设计并非粗糙直白的几何形状，而是参考人体工学，从稳定性和实用性等方面进行了设计：

建模完成后，就迎来了下一个头秃程度不输建模的环节——

外壳制作。

让模型从电脑来到现实里，凌十七选用以水洗树脂为材料进行3D建模。

这听起来似乎不需要过多的操作，只要坐在机器前等着收成品就好：

但实际尝试起来，问题可就太多了：

• 使用水洗树脂作为打印耗材可能会出现开裂问题

• 在成品外壳过薄时会出现更严重的变形，进而导致无法安装

• 超大尺寸的零部件对于组装精度的要求非常高

这中间没有捷径，只有一次次进行地尝试、调整、再尝试、再调整。

样子成型了，接下来就是给零部件们上补土。

这道工序能在统一底色的同时，填补了打印表面出现的不平整。

然后就是外表制作的最后一步，刷漆：

现在，“很没有技术含量，非常无聊且浪费时间”的外壳制作环节完成了。

再来看机器人的眼睛，凌十七所选用的二维激光雷达：

他一共使用了两个雷达，并都根据通信规则重写了解包算法。

好，接下来就是去制作机器人的心脏了！

凌十七选择了单片机作为主控设备，来控制无刷电机和舵机，并进行遥控、驱动和跟随速度方向的最终判断：

然后将树莓派作为跟踪算法输出设备，串口传输数据给单片机：

这里的单片机和树莓派都由一个统一的10A降压模块供电。

但由于树莓派USB可提供的电流非常小，而雷达又是直接从USB端口拉供电的，所以一开始常常会陷入无限重启的状态中。

因此，凌十七把雷达中的电路供电压（VCC）单独引到了5V，解决了这个问题。

至于完整的跟踪功能，凌十七一共用了250行代码来实现。

和外壳制作相比，代码书写称得上是“很有技术含量，非常不无聊且花费时间”了。

毕竟，在最后列出来的已解决的问题中，程序方面的例子是最多的：

要能在硬件支持范围之外跟踪目标，因此限制了跟踪角度，超出后重新寻找目标；

要防止在丢失目标时乱跑，因此就通过程序使在探测到目标距离过长时停止跟踪；

还要能够及时与单片机通信，防止通信过多丢失数据，以及非线性的转向算法……

而最终，设计图里所提到的功能，已经基本实现了。

除了开头提到的功能外，存储东西也完全没问题：

站在自己这十分有说服力的杂乱地面上，凌十七这样表示：

这是我这辈子目前开发过最难的项目。

机器人背后的故事

没错，从0到1打造一个机器人，对于机器人专业的学生来说也许不难，但对于高中生而言，需要自学从编程、电路到自动控制的所有技术知识。

软件上，所有程序和软硬件代码都需要自行调试、优化，算法上修过的bug可以说是“不计其数”：

硬件上，在对机身进行建模时，凌十七虽然专门学习了相关的设计方法：

但自己动手做的时候，仅仅是外壳设计这个“看起来没啥技术含量”的工作，就耗费了相当长一段时间，坏过好几个外壳：

可想而知，除了外壳，在建模和设计上还有多少需要更换的零部件。

凌十七自己也表示，最后产出的零件垃圾甚至“能再造一台机器人”出来：

后来好不容易做好后，机器人又损坏了一次。

2020年8月开始设计、10月制作，但在12月份进行户外拍摄的时候，这个机器人的“头部”意外掉了。

由于脖子连接处的舵机很不牢靠，最初只是搭在机器人身上，很容易取下来，导致虽然在家中实验时没出现任何问题，但在不平坦的路面上却无法hold住，最终坏了。

了解这一情况后，凌十七改进了机器人结构，全部采用螺丝固定，就没有再出现类似的问题。

但也正是因为这件事，项目被迫中止了一段时间，后来拆除接近1/3的机器人外壳，重新制作后，才于2021年4月左右完成。

当然，也并非只调整了外壳，这次改装也对软件进行了重新升级。

雷达上，加入了三四个算法，主要是为了优化通信和雷达的无效数据，还有几个是为了排除跟踪时可能出现的误导、或是某些严重影响运行效果的情况；

驱动算法上，也经过了参数调整优化，但这一操作并不规范，基本是在试错，如果进行更正式的项目的话，可能会算好一个正规的模型，再进行编程。

所有算法都是凌十七自行编写的，没有参考其他算法：

毕竟没见过类似产品，而且在确定原理的时候，脑子里就已经想好逻辑了，所以也没想过要找别人的代码。

经过9个月打磨的机器人，从各方面来说都较为优秀，不过对于凌十七来说，还是有可以继续改进的地方。

一方面，机器人并不能做出表情，所有视频中的表情都是后期处理上去的，也就是特效制作。

凌十七表示，原本是想外包特效，结果发现外包能力不足，做出来的特效太拉垮……所以就自己学着去做了，效果确实要更好。

当然，直接显示表情也是可以做到的，只是“目前市面上已经有很成熟的算法了”，因此他没有考虑作为机器人的“亮点”来完成。

另一方面，从机器人本身来说，物理稳定性不好；而避障算法所采用的两代激光雷达，也都受光照影响，效果与预期有差距，户外的表现不够好。

如果有时间再优化的话，凌十七打算将两个激光雷达和摄像头进行结合，会让户外跟踪更加稳定。

至于为什么要做这个机器人？

凌十七表示，最初是想找个人帮忙拎设备（如录视频所用的三脚架、摄像机），后来意识到，这件事可以“不必由人来完成”。

要是能做个自动拉货车，还能当代驾，岂不美哉。

虽然后期确实投入了巨大的精力，但从完成度来看，效果还是非常不错的。

而机器人小D（Devil）的名字，则来源于一首名为《Devil Swing(Remix)》的歌。

也正是因为这个项目，让凌十七决心从电子工程转专业（此前已被佐治亚理工学院录取），去学习AI和机器人。

△原本想要学习的专业

在接受量子位采访中，凌十七表示，自己通过这个项目意识到，以后可能是算法的天下，所以想把重心更多地放到编程上。

“想转专业去搞AI&机器人”

凌十七来自上海师范大学附属中学（上师大附中），前16年也与其他中学生一样，“基本在应对考试中度过”。

高一，凌十七通过竞赛接触到机器人，从此打开了新世界的大门。

视频中可见，除了在“机器人综合技能”和“电子控制项目”比赛中获得一等奖以外，凌十七还发明了一种“激光定位特殊用途使用的遥控装置”，并斩获多个奖项。

凌十七表示，虽然这些比赛“含金量不高”，但成功激起了他对机器人的兴趣：

当我第一次发现，我能让自己以外的事物按照我的意志运行的时候，何其感动，何其震撼，就感觉一切从未如此充满意义。

机器人就是照亮我人生道路的第一道光。

他于2019年开始上传视频，并于2020年初制作了一把小刀，带电路、能发光的那种，播放量一下子从几万冲上了一百多万：

接下来的一个视频中，这把小刀直接进化成了能喷火、变色的光剑，播放量达到了200W+，也坐实了“手工UP主”的名声：

在那之后，机器人小D一打造就是9个月，转眼来到2021年。

期间，凌十七一度有过想要放弃的念头，“感觉再搞下去自己就要不正常了”，但最终还是坚持了下来。

也正是在这个项目中，他找到了自己未来前进的方向。

对于这个机器人，不少大V激情转发：

B站官方也热烈鼓励：

值得一提的是，凌十七的技能点并不仅限于机器人、导演和弹琴，据他的高中同学表示，画画、编曲等等技能点也已经点亮。

对于未来，凌十七表示，更有可能去创业，做产品或是搞创作。如果投身科研的话，大概率会想要研究通用人工智能（AGI）方向。

虽然这个机器人还没有涉及AI方向的算法，不过凌十七表示，已经打算开始从CV学起，做一些相关的AI小项目，例如物体、形状识别等算法。

他会在AI领域擦出什么样的火花？

让我们拭目以待。

视频地址：
https://www.bilibili.com/video/BV1s44y1173e