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在嵌入式平臺上搭建即時音視頻傳輸機器人,這個團隊做了樹莓派做不到的事

「國外有個年輕的爸爸, 他希望用我們的 CrazyPi 開發板做一個即時導航系統, 用於教他的小孩怎樣爬行。 」

CrazyPi 的創造者, 趣之科技創始人 Bred(張研) 對深圳灣編輯說, CrazyPi 還沒有正式上眾籌, 就吸引了國外大批極客以及機器人開發者, 他們通過郵件和 Facebook表達了對 CrazyPi 強烈的興趣, 上述這個腦洞有點大的外國爸爸也只是千萬 CrazyPi 愛好者中的一個。

每個熱愛技術的開發者似乎都有一個關於機器人的夢, 從國外開發者對 CrazyPi 所表現出的熱情就能佐證, 而這個「夢」也是 Bred 創造 CrazyPi 的原點。

在收到大量外國開發者郵件和鼓勵後, Bred 對 CrazyPi 開發套件的此次 Kickstarter 眾籌和未來的發展更加充滿了信心。

CrazyPi 的創造者, 趣之科技創始人 Bred

與開源硬體的第一次親密接觸

2013 年, 還在騰訊 QQ 空間產品中心做 Linux 雲服務研發的 Bred, 在一次騰訊內部組織的創客開源會議上接觸到了樹莓派以及開源硬體的概念。 樹莓派本質上是一台迷你 PC, 基於 Linux , 擁有 PC 所不具備的便攜性, 這些特點足以打動任何擁有技術情節的極客之心。

「樹莓派就像打開了一片新的天地, 」Bred 至今還難以掩飾第一次接觸樹莓派時的興奮, 「這是我一直想要做的事情, 之前都沒發現, 原來還有像樹莓派這麼酷的東西。 」

2015 年 8 月, Bred 離開騰訊, 在朋友的幫助下, 找到了幾個志同道合的機器人愛好者, 組建了現在的趣之團隊, 進軍開源硬體領域, 實現曾經的技術理想。

說起團隊的建立, 他感慨:「能找到這幾個合夥人是特別幸運的一件事, 雖然人數還不太多, 但是我們現有的團隊基本上覆蓋了理想中 IOT & 機器人方向上所需的所有核心技術。 」

趣之的團隊

不過, 市面上充斥著大量的開源硬體產品, 其中不乏 Arduino 和樹莓派這樣強大的競爭對手,

新入局者想要從中分到一杯羹並不是件容易的事情, 在產品定位和使用者需求的抓取上尤其要精確。

目前主流的開源硬體產品大概可分為三類: 一是, 類 Arduino 產品, 這此類開發板上手容易, 但實現的功能也相對比較簡單;二是, 路由器類, 這類產品可以實現簡單的路由功能和 IoT 物聯功能, 可以跑簡單的作業系統, 但性能仍然有限;第三, 就是樹莓派和 Beaglebone, 這類產品功能強大, 可以直接作為迷你 PC 來使用。 而樹莓派也是 CrazyPi 直接對標的產品。

「樹莓派已經銷售了 1300 萬套, 成為僅次於 Windows 和 Mac 的第三大計算平臺, 根據樹莓派官方的統計, 樹莓派的用戶中, 有近二分之一用它來進行 IOT & 機器人相關開發, 估計有 500 到 600 萬人。 」

「儘管有大量的開發者使用樹莓派開發機器人產品, 但實際上, 樹莓派對機器人開發的支援並不友好, 」對於用樹莓派開發機器人的弊端, Bred 是這樣認為的。

「首先, 樹莓派是基於 MiniPC 的初衷來設計的;第二, 機器人開發者需要 ROS 和 IoT 的支援, 單靠樹莓派是不夠的;第三,

也是最重要的一點, 樹莓派在即時音視頻傳輸這塊做得很少, 但我們通過調查發現, 機器人開發者對即時音視頻傳輸有著強烈的需求, 其應用領域也相當廣泛。 」

而這, 也就促成了 CrazyPi 開發套件的誕生。

CrazyPi 的核心是遠端即時感知和控制

趣之為此設計了 P2M 雲服務, Person to Machine 的即時資料傳輸, 圍繞「即時音視頻傳輸」核心技能, CrazyPi 上加入了 SLAM 導航、地圖繪製、即時遠端控制幾個功能。

「你可以將 CrazyPi 放到任何新的、未知的環境裡, 然後選擇一個目的地, CrazyPi 就能用開發套件中的 4K 雷射雷達通過 SLAM 技術自動繪製地圖, 並且實現指哪走哪」Bred 說到。

SLAM 導航和地圖繪製

值得一提的是,為了保證 CrazyPi 擁有最佳的 SLAM 能力,以及相對便宜的價格,CrazyPi 採用了自有品牌的 2D 雷射雷達。和市面上主流的同類型雷射雷達品牌(如 SICK 北陽、思嵐)相比,趣之自有品牌的雷射雷達擁有很強的性價優勢。

另外,在計算能力有限的 ARM 嵌入式平臺上做即時可視的 SLAM 導航和即時 720P 視頻傳輸,本身就是件非常冒險的事情。Bred坦言,為了實現這一功能並且實現商業化可以接受的成本,他們幾乎榨幹了 CPU 的性能。CrazyPi 採用的是基於 ARM Cortex-A7 架構的 4 核 CPU,為了優化性能,每個核的計算內容都必須精心設計。

CrazyPi 4K 雷射雷達

「ARM 架構的 CPU 在計算能力上遠不如 X86 的 CPU,所以我們必須充分利用每個的核計算能力,如果讓系統自由分配計算任務的話,很容易就會將 CPU 的某個核撐爆,」不過,他似乎對最終實現的效果相當滿意,「CrazyPi 實現的這些功能是非常新穎和有趣的,世界很多地方的開發者和maker們都在期待著。」

在遠端連接方面,開發者可以通過 Web 端或者 App 來控制 CrazyPi,或者雲端程式設計,同時 CrazyPi 上的相關參數資料會即時傳輸到上位機,不像樹莓派需要通過 HDMI 線連接到顯示幕上才能查詢板上資料。WiFi、4G、藍牙多種連接方式的提供,能夠讓開發者隨時隨地地控制 CrazyPi 機器人,用 Bred 的話講,就是「無論你在地球的任何角落,都可以控制 CrazyPi」。

Web 端控制 CrazyPi

手機 App 控制 CrazyPi

做 IOT & 機器人領域的主機板之王

若只強調 CrazyPi 的即時音視頻傳輸以及 SLAM 功能,那 CrazyPi 也只能當作一台用於 SLAM 測繪的工具小車,但 Bred 想讓 CrazyPi 擁有更加廣闊的應用空間,這就需要大量擴展模組以及開發資源的支援。

一款機器人產品需要用到不同的功能模組,但不少機器人開發套件的模組價格昂貴,而且介面不統一。趣之為了讓開發者更加方便地做出產品,提供了大量功能模組,包括揚聲器、氣壓計、攝像頭、小車主機板、萬向節等模組。模組間採用 USB 或者磁吸方式連接,簡單可用,並且驅動模組也已經裝好,降低開發者的上手難度。

模組連接簡單

現在來看,在 ARM 平臺上安裝 ROS 都是一件很麻煩的事情,為了省去開發者裝系統和在實現用例上的麻煩,CrazyPi 中預裝了 ROS 機器人作業系統、Ubuntu系統,以及大量的工具軟體和實例,只要開發者瞭解 ROS 和 Linux ,就能快速「上手可用」。

相關的機器人開發樣例也會在官方 Github 上開源出來,不同於樹莓派「偽開源」,CrazyPi 支援商業產品的完全可定制和剪裁服務,對此,Bred表示:「CrazyPi 已經從開發者原型落地到商業應用。」

與 uArm 開源機械臂的合作,則更加拓寬了 CrazyPi 的想像空間。趣之最早接觸 uArm 團隊,是希望請教品牌出海的經驗,uArm 曾經在 KS上 做出過非常耀眼的成績。他們在溝通過程中發現,uArm 的產品能夠和 CrazyPi 很好的結合起來,實現可即時感知和遠控的機械臂。對此,雙方一拍即合,uArm 和 CrazyPi 結合的產品將作為終極套件出現在眾籌活動中。他們也再籌備未來一起拓展機器人教育市場的嘗試。

豐富的外部資源模組

另外,據 Bred 介紹,為了讓大量的樹莓派開發者更好地過渡到 CrazyPi 上,趣之在 CrazyPi 與樹莓派的相容上做了不少的工作。通過 CrazyPi 的配件和 P2M 服務,開發者同樣可以將你的樹莓派轉化為擁有 SLAM 和遠端音視頻傳輸功能的機器人,實現樹莓派到 CrazyPi 的無縫過渡。

作為一款開源硬體產品,豐富的資源、模組及服務的支援,對於其社區和生態的快速發展必不可少,「我希望通過我們的技術和支持,將 CrazyPi Kit 打造成 IOT & 機器人開發者最好用的工具,互聯網時代你需要的是一台 Thinkpad,而在 IOT 和 Robotics 的新紀元你需要的是 CrazyPi !」

CrazyPi 和 uArm 的合作

寄託在 CrazyPi 上的野心,Bred 毫不掩飾,這或許跟他崇拜的極客精神有很深的關聯。

「我認為,一個真正的極客,他的內心一定是瘋狂的,要麼有瘋狂的想法、要麼有瘋狂的執行力、要麼有瘋狂的創力,就像當年在車庫裡造電腦的蘋果公司一樣」對於「CrazyPi」名字的由來,Bred 是這樣解釋的。

「這些本質上都是源於對技術的熱愛,一個人一旦選擇了技術,終身都是工程師,總會有創造的情節,實現瘋狂的想法。」

據 Bred 透露,目前 CrazyPi 開發板可以提供 3K 的供貨量,10K 內的小批量生產也沒問題。在此次眾籌之後,趣之便籌備下一輪融資,用於 CrazyPi 的量產和產品的優化。

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SLAM 導航和地圖繪製

值得一提的是,為了保證 CrazyPi 擁有最佳的 SLAM 能力,以及相對便宜的價格,CrazyPi 採用了自有品牌的 2D 雷射雷達。和市面上主流的同類型雷射雷達品牌(如 SICK 北陽、思嵐)相比,趣之自有品牌的雷射雷達擁有很強的性價優勢。

另外,在計算能力有限的 ARM 嵌入式平臺上做即時可視的 SLAM 導航和即時 720P 視頻傳輸,本身就是件非常冒險的事情。Bred坦言,為了實現這一功能並且實現商業化可以接受的成本,他們幾乎榨幹了 CPU 的性能。CrazyPi 採用的是基於 ARM Cortex-A7 架構的 4 核 CPU,為了優化性能,每個核的計算內容都必須精心設計。

CrazyPi 4K 雷射雷達

「ARM 架構的 CPU 在計算能力上遠不如 X86 的 CPU,所以我們必須充分利用每個的核計算能力,如果讓系統自由分配計算任務的話,很容易就會將 CPU 的某個核撐爆,」不過,他似乎對最終實現的效果相當滿意,「CrazyPi 實現的這些功能是非常新穎和有趣的,世界很多地方的開發者和maker們都在期待著。」

在遠端連接方面,開發者可以通過 Web 端或者 App 來控制 CrazyPi,或者雲端程式設計,同時 CrazyPi 上的相關參數資料會即時傳輸到上位機,不像樹莓派需要通過 HDMI 線連接到顯示幕上才能查詢板上資料。WiFi、4G、藍牙多種連接方式的提供,能夠讓開發者隨時隨地地控制 CrazyPi 機器人,用 Bred 的話講,就是「無論你在地球的任何角落,都可以控制 CrazyPi」。

Web 端控制 CrazyPi

手機 App 控制 CrazyPi

做 IOT & 機器人領域的主機板之王

若只強調 CrazyPi 的即時音視頻傳輸以及 SLAM 功能,那 CrazyPi 也只能當作一台用於 SLAM 測繪的工具小車,但 Bred 想讓 CrazyPi 擁有更加廣闊的應用空間,這就需要大量擴展模組以及開發資源的支援。

一款機器人產品需要用到不同的功能模組,但不少機器人開發套件的模組價格昂貴,而且介面不統一。趣之為了讓開發者更加方便地做出產品,提供了大量功能模組,包括揚聲器、氣壓計、攝像頭、小車主機板、萬向節等模組。模組間採用 USB 或者磁吸方式連接,簡單可用,並且驅動模組也已經裝好,降低開發者的上手難度。

模組連接簡單

現在來看,在 ARM 平臺上安裝 ROS 都是一件很麻煩的事情,為了省去開發者裝系統和在實現用例上的麻煩,CrazyPi 中預裝了 ROS 機器人作業系統、Ubuntu系統,以及大量的工具軟體和實例,只要開發者瞭解 ROS 和 Linux ,就能快速「上手可用」。

相關的機器人開發樣例也會在官方 Github 上開源出來,不同於樹莓派「偽開源」,CrazyPi 支援商業產品的完全可定制和剪裁服務,對此,Bred表示:「CrazyPi 已經從開發者原型落地到商業應用。」

與 uArm 開源機械臂的合作,則更加拓寬了 CrazyPi 的想像空間。趣之最早接觸 uArm 團隊,是希望請教品牌出海的經驗,uArm 曾經在 KS上 做出過非常耀眼的成績。他們在溝通過程中發現,uArm 的產品能夠和 CrazyPi 很好的結合起來,實現可即時感知和遠控的機械臂。對此,雙方一拍即合,uArm 和 CrazyPi 結合的產品將作為終極套件出現在眾籌活動中。他們也再籌備未來一起拓展機器人教育市場的嘗試。

豐富的外部資源模組

另外,據 Bred 介紹,為了讓大量的樹莓派開發者更好地過渡到 CrazyPi 上,趣之在 CrazyPi 與樹莓派的相容上做了不少的工作。通過 CrazyPi 的配件和 P2M 服務,開發者同樣可以將你的樹莓派轉化為擁有 SLAM 和遠端音視頻傳輸功能的機器人,實現樹莓派到 CrazyPi 的無縫過渡。

作為一款開源硬體產品,豐富的資源、模組及服務的支援,對於其社區和生態的快速發展必不可少,「我希望通過我們的技術和支持,將 CrazyPi Kit 打造成 IOT & 機器人開發者最好用的工具,互聯網時代你需要的是一台 Thinkpad,而在 IOT 和 Robotics 的新紀元你需要的是 CrazyPi !」

CrazyPi 和 uArm 的合作

寄託在 CrazyPi 上的野心,Bred 毫不掩飾,這或許跟他崇拜的極客精神有很深的關聯。

「我認為,一個真正的極客,他的內心一定是瘋狂的,要麼有瘋狂的想法、要麼有瘋狂的執行力、要麼有瘋狂的創力,就像當年在車庫裡造電腦的蘋果公司一樣」對於「CrazyPi」名字的由來,Bred 是這樣解釋的。

「這些本質上都是源於對技術的熱愛,一個人一旦選擇了技術,終身都是工程師,總會有創造的情節,實現瘋狂的想法。」

據 Bred 透露,目前 CrazyPi 開發板可以提供 3K 的供貨量,10K 內的小批量生產也沒問題。在此次眾籌之後,趣之便籌備下一輪融資,用於 CrazyPi 的量產和產品的優化。

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