《2025 DigiKey AI应用创意挑战赛》-基于树莓派的具身移动机器人

失落的人

一.项目名称：基于树莓派的具身智能移动机器人


二.项目背景

随着人工智能与机器人技术的快速发展，具备环境感知、自主决策与人机协作能力的智能移动机器人在工业自动化、仓储物流、医疗辅助及家庭服务等场景中展现出广阔的应用前景。其中，四轮差速驱动移动平台因其结构简单、控制灵活、转向响应快等优势，成为中小型移动机器人常用的底盘构型。

本项目旨在研发一款集环境感知、目标识别与协同操作于一体的四轮差速协作机器人系统。该系统以树莓派（Raspberry Pi）作为主控单元，搭载轻量级但高效的YOLO（You Only Look Once）目标检测算法，实现对工作场景中特定目标（如物品、人员或标志物）的实时识别与定位。同时，机器人配备多自由度机械臂，可在移动底盘的协同下完成抓取、搬运或交互等任务，从而实现“移动+操作”的一体化功能。

相较于传统固定式或遥控式机器人，本系统强调“协作”与“自主”特性：一方面通过视觉感知理解环境语义，提升任务执行的智能化水平；另一方面利用四轮差速底盘实现灵活运动控制，适应复杂或动态的工作空间。该项目不仅有助于探索低成本嵌入式平台在智能机器人中的应用潜力，也为未来人机共融、柔性制造和智能服务机器人系统的发展提供技术验证与实践基础。
三.代码结构框架

四.机械结构框架
1.底盘示意图

2.机械臂示意图

机械臂部件连接演示

3.基于树莓派具身智能移动机器人初步组装测试图

五.底层移动机器人控制协议

1. #pragma pack(1)
   
2. typedef struct
   
3. {
   
4.   uint8_t PackHead[4];                  // 包头0xA5（4字节;4）
   
5.   uint32_t TimeStamp;                   // 时间戳(4字节;8)
   
6.   uGlobalStatusWord GlobalStatusWrod;   // 全局状态字(2字节;10)
   
7.   uAxisStatusWord AxisStatusStatus;     // 电机轴状态(2字节;12)
   
8.   GPI_PORT Gpi;                         // 通用输入端口(2字节;14)
   
9.   GPO_PORT Gpo;                         // 通用输出端口(2字节;16)
   
10.   sRobot SetRobot;                      // 机器人给定信息(36字节;52)
    
11.   sIMUFromChassis ChassisImu;           // 从STM32读到的IMU 替换上面的机器人反馈信息，原来没用到(36字节;88)
    
12.   sRobot GetRobotGyro;                  // 机器人反馈信息（36字节;124）取自陀螺仪 By Chaoshun Lv in 4/8/2017
    
13.   sAxis SetAxis[4];                     // 电机轴给定信息(48字节;172)
    
14.   sAxis GetAxis[4];                     // 电机轴反馈信息(48字节;220)
    
15.   sBATTARY Bat;                         // 库伦计模块(16字节;236)
    
16.   SensorStatus SensorCurStatus;
    
17.   uint32_t MainVersion;
    
18.   uint32_t SlaveVersion;
    
19.   uint32_t LcdVersion;
    
20.   uint32_t SonarVersion;                 // 超声波版本
    
21.   uint8_t ChargeLock;                    // 充电锁定
    
22.   uint8_t CpuPercent;
    
23.   uint32_t UpLoadCount;
    
24.   uint32_t BoardTemp;        // 主板温度
    
25.   uint8_t SoftResetting;     // 软复位
    
26.   uint8_t rev[11];
    
27.   sSNum SerNum;              // 序列号（12字节;288）
    
28.   uint16_t SonarValue[8];    // 声纳信息(16字节;304)
    
29.   uint16_t ErrorMsg[16];
    
30.   sDebug_Msg DebugMsg;       // 调试信息(4字节;340)
    
31.   uint16_t CheckSum;         // 校验和(2字节;342)
    
32. }sNetPack;
    
33. #pragma pack()

复制代码

六.机械臂控制原理
机械臂6轴关节电机组成 ：达秒关节电机4340*3 4310*3
夹爪：张大头42步进电机
都是采用mit 控制模式
达秒关节电机进行mit控制之前需要进行使能

树莓派达秒电机使能测试

达秒关节电机mit控制协议

七.移动机器人底盘演示
1.移动机器人上下位机数据通讯演示


八.机械臂演示
1.机械臂夹爪演示视频



2.机械臂仿真测试演示



3.激光雷达识别


4.机械臂回归初始位置