将你的手机变成可编程AI机器人丨英特尔出品

　　只需要400块不到，就能拥有一个可编程的AI小机器人，而且还能用手机控制？
　　这就是英特尔实验室（Intel Lab） 最新公布的研究成果OpenBot。
　　作为一个小型电动汽车，它可以被植入AI目标检测算法，实时跟踪行人或者目标物体。
　　例如，跟着家里的小朋友出去遛弯：
　　不仅如此，还能自动导航。
　　像是在办公室避开障碍物，甚至化身一个小小的摄像机，把拍摄到的东西记录下来：
　　而这一切，只需要你自己的手机，再加上成本总共不到400元的3D打印零件！
　　下图是小车需要所有零件，包括3D打印车身、速度传感器、电池……
　　据了解，在这款机器人研发出来之前，传感器性能较好、设备配置较先进的机器人，基本需要2000-5000美元的配置；
　　即使是家用的小型手机可编程机器人，配置也需要250美元左右，实时传感的效果还不太好。
　　研究者们表示，其实全球超过40%的人都拥有智能手机，如果利用上手机的性能，这个成本50美元的小机器人的确不难实现。
　　况且，OpenBot的所有程序开源，哪怕是想要自己动手配置一个，似乎也不是问题？
　　下面来「解剖」一下这个机器人。软件：两大功能1、跟踪行人：目标检测算法
　　事实上，跟踪行人的设计，采用的是目标检测SSD算法，配置MobileNet的神经网络框架。
　　MobileNet-SSD目标检测算法框架的优势在于，它真的非常小，加上整个网络结构，算下来也就30MB不到。
　　SSD算法的先验框，根据目标形状选框的形状
　　无论是安装在手机上，还是树莓派上，这个算法都是移动设备进行AI目标检测算法的好选择。
　　当然，目标检测毕竟只是图像级，如果需要达成跟踪效果，还需要一个小算法，使得程序能周期性运行，达到「实时检测」的效果。2、自动导航：只需要1.3M参数
　　事实上，此前能实现自动导航的软件参数量达到了9.1M，而英特尔实验室的研究人员将这个程序的参数量进一步缩小到了1.3M，直接减少了7倍的参数量。
　　这个程序同样是实时的，通过设计一个神经网络，类似于命令行输入变量的条件模仿学习，实现了这个「自动导航」的驾驶策略。
　　而且，只需要30分钟，就能训练好这个网络。从整体软件部分来看，设计是这样的：
　　在手机端，采用游戏控制器的接口链接小车，这里包括车辆的控制、行驶模式等功能。
　　当然，呈现给用户的会是一个图像接口，更加容易上手。
　　此外，它也会以音频的形式，将信息反馈给用户。
　　至于Arduino端，则实现如下几个功能：PWM动力控制、负责执行指示信号、测量轮子速度、监控电池电量、以及与手机端的信号沟通。
　　如果对软件部分感兴趣的话，可以学习一下他们的开源算法（文末附项目链接） 。硬件：不是树莓派
　　事实上，这个机器人最亲民的地方在于，只需要通过手机，就能控制机器人。
　　不仅如此，由于配件简单，基本上可以自己动手组装。
　　当然，如果你想要自己制作一个更好看的车身，用3D打印就行：
　　而这个小车的整体硬件电路图如下，结构非常简单，连上4个车轮，2个LED灯，2个速度传感器，而可编程器件则与手机相连。
　　也就是说，只要在可编程器件上植入相应的程序，小车就会按照你的意愿跑起来。
　　当然，作者表示，这个毕竟是更贴近于「家庭装」的AI机器人，如果需要更高端的轻量级嵌入式设备，树莓派是个非常不错的选择，但不一定能实现手机拥有的这么多功能。
　　如下图所示，以手机配置的机器人除了LiDAR，其他的功能如WiFi、蓝牙连接、相机都可以使用。
　　所以，实现这个机器人，最需要的是一部好手机？OpenBot的小限制
　　事实上，Intel Lab从2018年起就开始研制低成本、高性能的小型移动AI机器人，而刚刚推出的这个小机器人，已经是第3代了。
　　从下图来看，第3代的AI机器人，不仅支持5G，而且相机也从1200万像素增加到了最大10800万像素（也与手机性能有关） 。
　　嗯，似乎发现了什么华点：
　　没错，这个项目有个限制，目前只能应用于安卓端。
　　研发团队表示，如果这个项目比较受欢迎，团队将会考虑开发适配于iPhone的程序。
　　不过，由于这是开源项目，所以iOS的开发人员自己动手来一个，也未尝不可（眼神暗示） 。
　　项目链接：
　　https://www.openbot.org/
　　参考链接：
　　https://towardsdatascience.com/got-50-turn-your-phone-into-a-programmable-robot-bf69d3df1231
　　https://arxiv.org/pdf/2008.10631.pdf
　　附步进电机、伺服电机、舵机的原理和区别
　　伺服电机是这么一种电机，它主要用于比较精准的位置、速度或力矩输出。准确地说，伺服电机不是说一个电机，而是一个系统。所以仅仅一台电机都不能算是伺服电机，因为他们并不具备伺服电机的功能。伺服电机是一个电机系统，它包含电机、传感器和控制器。直流无刷电机可以是伺服电机里面的一部分，交流电机也可以是，但他们并不是伺服电机。作为一个系统，它可以有减速齿轮，也可以没有。
　　那么舵机是什么呢？舵机是个俗称，是玩航模、船模的人起的。因为这种电机比较常用于舵面操纵。
　　所谓舵机，其实就是个低端的伺服电机系统，它也是最常见的伺服电机系统，因此英文叫做Servo，就是Servomotor的简称。它将PWM信号与滑动变阻器的电压相比对，通过硬件电路实现固定控制增益的位置控制。也就是说，它包含了电机、传感器和控制器，是一个完整的伺服电机（系统）。价格低廉、结构紧凑，但精度很低，位置镇定能力较差，能够满足很多低端需求。
　　步进电机英文是stepper/step/stepping motor。主要是依靠定子线圈序列通电，顺次在不同的角度形成磁场，推拉定子旋转。
　　步进电机的好处是，你可以省掉用于测量电机转角的传感器。因此在结构上和价格上有一定的优势。而且它的位置和速度控制相对简单。其缺点是，第一，与同等功率的电机相比载荷比较小，没有角度传感器的情况下不能输出大力矩。第二，功耗相对较大，要么全开，要么全关。所以要么接近满功耗，要么就不能出力。（具体原因和结构可以查阅相关资料，网上到处都是，并不难以理解，我这里就不冗述了）
　　因此步进电机一般只用于载荷较小而且十分确定、位置精度要求并不非常高，对体积敏感或在较低价格想要做到较高可靠性的场合。最常见的就是光驱、扫描仪、复印机等等。当然，它和舵机一样，也受到没有能力自行搭建伺服电机系统的业余爱好者的喜爱，在一些业余项目上面用于替代完整的伺服电机系统。
　　那么举个简单的例子。扫描仪（包括现在商务打印机里面的扫描仪）经常有一个动作，就是在真正扫描之前，扫描器要从滑轨一头先快速运动到另一头。其实那是系统在找位置零点。那里面用的是一个步进电机，它驱动扫描器运动。但是开始执行扫描任务时，系统并不知道那个扫描器的确切位置（因为没有位置传感器），所以它只能先驱动扫描器向滑轨另一边走。在滑轨的那个尽头，有一个触碰开关，一旦扫描器碰到它，就会产生电信号。这样系统就知道扫描器走到了尽头，这时候就确定了扫描器的位置，这样就可以开始扫描了。这个步进电机在执行完任务后会关闭（因为功耗不低），因此一旦有震动什么的，扫描器很容易移位。所以下一次步进电机上电以后，要重新执行一遍前面说的那个动作去确定扫描器的位置。