NVIDIA Kaya机器人https://docs.nvidia.com/isaac/isaac/doc/tutorials/assemble_kaya.html

Kaya是一款作为平台开发的机器人，用于展示在NVIDIA Jetson Nano平台上运行的Isaac机器人引擎的强大功能和灵活性。它是使用3D打印的零件和爱好者组件故意设计的，以使其尽可能地易于使用。

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卡亚机器人

Kaya具有三轮完整驱动器，无论面向何处，它都可以沿任何方向移动。通过RealSense深度摄像头，Kaya可以3D方式查看周围的世界，从而启用了诸如映射，定位和对象识别之类的功能。车载IMU和车轮电动机的位置反馈可提供准确的里程信息。通过易插拔和快速充电的电动工具电池提供电源。使用Wi-Fi /蓝牙卡对Jetson Nano进行安装后，您可以使用Isaac Sight over Wi-Fi与机器人进行交互，还可以通过蓝牙连接游戏手柄控制器。

使用本节中的说明来构建和操作自己的Kaya机器人。

Kaya CAD文件

Kaya Onshape文件

Kaya Onshape文档包含描述创建Kaya所需的所有3D打印和现成零件的CAD文件。以下“ 零件”部分更详细地描述了所需的现成零件。

您可以使用Kaya Onshape文档导出零件文件以进行3D打印。您也可以复制Kaya设计用作自己的机器人的模板，或链接到另一个Onshape项目中的设计。

Kaya配置

Kaya Onshape文档在“ 配置” 标题下包含许多配置变体：

传感器有效负载：在传感器类型之间切换，如下所述。
伺服马达：选择伺服马达。如果选择XC-430电机，则需要修改Kaya的JSON配置文件。有关更多详细信息，请参见下面的Dynamixel U2D2和USB2AX可互换性部分。
仅3D打印的零件：选中此框可以隔离需要3D打印的零件。

小费

该3D打印部分只有当你打开的页面框可能被隐藏：使用鼠标扩大的下部配置部分（如下面的图像）。

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该传感器载荷下拉菜单中提供下列选项：

实感角度：Kaya的标准版本。英特尔实感摄像头向下倾斜，因此可以看到与推杆接触的物体。
RealSense Straight：Kaya的标准版本，其Intel RealSense摄像机水平放置。与RealSense Angled 版本相比，此配置提供了更好的视野。
实感和头盔（RealSense＆Helmet）：Kaya变体，带有3D打印头盔和围裙，可保护敏感组件。此版本还需要一个用于相机USB电缆的90度适配器和一个用于围裙的粘性背钩环紧固件。
激光雷达和相机：使用YDLidar X4激光雷达进行导航和使用Leopard IMX219 进行成像的版本。

注意

目前，没有针对Laya＆Camera版本的Kaya的组装说明或示例应用。

导出Onshape零件以进行3D打印

请按照以下步骤从Onshape导出零件文件以进行3D打印。

在“ 配置”下，选择要使用的传感器有效负载和伺服电机。
选中仅3D打印零件框以隔离需要3D打印的零件。
在工作区底部的工具栏上，单击“导出”按钮（“ BOM”按钮旁边）。
选择与3D打印机兼容的文件格式（大多数情况下为STL），并根据需要配置其他文件参数。
单击确定下载文件进行打印。

部分

以下是构建Kaya所需的现成组件的列表。显示的价格为近似值，并可能因供应商而异。这些组件中的许多组件或合适的替代件可从多种来源获得，我们鼓励您进行探索。

零件名称	供应商零件编号	资源	数量	大约费用
3D打印零件		请参阅3D打印零件清单
NVIDIA Jetson Nano开发人员套件	945-13450-0000-000	英伟达	1个	$ 99.00
MicroSD卡（32GB）	SDSQUNC-032G-GN6MA	亚马逊-SanDisk	1个	$ 8.00
英特尔双频Wireless-Ac 8265 W / Bt	8265NGW	亚马逊-英特尔	1个	$ 25.00
双频Wi-Fi天线和IPEX4至RP-SMA电缆	朝杭6484109	亚马孙	1个	$ 13.00
英特尔实感深度摄像头D435	961448	英特尔	1个	$ 179.00
博世GY-BMI160 6DOF IMU板（通用突破）	GY-BMI160	亚马逊/ eBay /速卖通	1个	$ 5.00
Dynamixel MX-12W伺服电机	902-0086-000	机器人	3	$ 197.70
USB2AX v3.2a或U2D2	XE-USB2AX（用于USB2AX v3.2a）或RO-902-0132-000（用于U2D2）	Trossen Robotics USB2AX v3.2a或Trossen Robotics U2D2	1个	49.90（对于U2D2）
Dynamixel 6端口AX / MX电源集线器	IL-3PHUB	特洛森机器人	1个	$ 7.95
VEX 3.25”全向轮	217-4775	VEX机器人	3	$ 53.97
DeWALT 20V MAX 2AH锂离子电池	DCB203	亚马逊-DeWALT	1个	$ 45.00
DeWALT 20V MAX锂离子电池充电器	DCB107	亚马逊-DeWALT	1个	$ 34.75
5V 6A DC-DC降压稳压器	D24V60F5	波罗鲁	1个	$ 19.95
12V 5A DC-DC降压稳压器	EA60-12V	亚马孙	1个	$ 9.50
2.1 x 5.5mm桶形公头尾纤	B072BXB2Y8	亚马孙	1个	$ 0.94
翘板开关	7395K28	麦克马斯特·卡尔	1个	$ 6.76
接线端子	7527K44	麦克马斯特·卡尔	1个	$ 2.24
接线端子跳线	7527K59	麦克马斯特·卡尔	2	$ 0.49
线端/端子套件	HC28-6	亚马孙		$ 10.00
18AWG电线（红色和黑色）		亚马孙		$ 5.00
母母跳线		亚马孙	4	$ 5.00
MakerBeam 150x10x10mm光束	bamb150p06	亚马逊-MakerBeam	3	$ 5.00
MakerBeam 25件T型槽螺母	101619	亚马逊-MakerBeam		$ 17.00
M3 18mm螺纹支脚	95947A525	麦克马斯特·卡尔	3	$ 3.66
M3 x 35mm内六角螺钉	91292A033	麦克马斯特·卡尔	3	$ 3.54
M3 x 8mm内六角螺钉	91292A112	麦克马斯特·卡尔		$ 4.29
M3 x 5mm内六角螺钉	91292A110	麦克马斯特·卡尔		$ 4.72
M3六角螺母	90591A250	麦克马斯特·卡尔		$ 2.21
M2 x 6mm十字螺丝	92010A003	麦克马斯特·卡尔		$ 4.39
				$ 812.87

Dynamixel U2D2和USB2AX的互换性

为了与Dynamixel伺服电机通信，可以使用USB2AX或U2D2串行转换器。（U2D2转换器以Trossen Robotics RO-902-1032-000的价格出售，价格为49.90美元。价格为近似值，并可能因供应商而异。）

您必须port在isaac.dynamixel.DynamixelDriver组件API 的参数中指定转换器的USB设备名称，以便您的应用程序可以与其通信。对于Isaac SDK中包含的Kaya示例应用程序，可在中找到 \apps\kaya\kaya_hardware.config.json。在以下示例中，指定了U2D2串行转换器。

{
 “ dynamixels” ： {
 “ driver” ： {
 “ port” ： “ / dev / ttyUSB0”
 }
 }
 }

设备具有以下USB设备名称。

USB2AX：ttyACM0
U2D2：ttyUSB0

有关更多信息，请参见isaac.dynamixel.DynamixelDriver组件API条目。

Dynamixel MX-12W和XC-430伺服互换性

Kaya已通过Dynamixel MX-12W和XC-430伺服器进行了测试。如果未指定伺服， \apps\kaya\kaya_hardware.config.json则MX-12W将用作默认值。

要使用XC-430伺服器，必须在isaac.dynamixel.DynamixelDriver组件API 的参数中指定XC430servo_model。

在以下示例中，指定了XC-430伺服器。

{
 “ dynamixels” ： {
 “ driver” ： {
 “ port” ： “ / dev / ttyUSB0”
 “ servo_model” ： “ XC430”
 }
 }
 }

接线图

有关Kaya机器人的接线图，请参见下文。您可能会发现在组装过程中参考它很有用。点击查看大图。

NVIDIA Kaya机器人的接线图

Kaya机器人的接线图

组装说明

本节分步介绍了Kaya机器人的组装过程。

在下面的步骤中，括号中用下划线分隔的名称是3D打印部件的名称。有关该列表的链接，请参见Kaya CAD文件。

注意

一些Kaya组件（包括Jetson Nano和BMI160 IMU）具有不受保护的电子组件。处理这些设备时，请避免接触可能导致静电放电（ESD）的静电，这可能会损坏设备。

1为Dynamixel电机分配ID

首次购买时，所有Dynamixel电机都被分配了ID“ 1”，并且必须被分配了唯一的ID并经过正确配置，然后才能在Kaya上连接在一起。此过程需要一个USB串行适配器（USB2AX或U2D2），一个外部12V电源（Kaya上的12V DC-DC转换器）和一台运行RoboPlus v1软件的PC。

注意

RoboPlus v2不适用于MX-12W。请参阅http://www.robotis.us/roboplus1/以下载RoboPlus v1应用程序。

您也可以在其余的Kaya组装完成后完成此步骤。请注意，一次只能连接一台电动机，以避免重复的ID。

为电机分配ID：

启动RoboPlus v1应用程序。
将USB串行转换器连接到桌面。
将每个Dynamixel电动机连接到串行适配器。
将Dynamixel电机连接到外部（12V）电源。
在RoboPlus v1应用程序中启动Dynamixel向导。
打开端口（顶部菜单）以检测连接的电动机。
单击正确的电动机，在下面分配ID号和车轮模式。单击应用。
- 左：ID 1
- 后方：ID 2
- 右：ID 3
对每个电动机重复步骤7，并相应地为每个电动机注释ID标牌。

小费

如果在配置Dynamixel电机时遇到问题，请参阅Trossen Robotics提供的本教程。

2个安装Dynamixel伺服电机（每个机器人3个）

将Dynamixel MX-12W电机套件中的4个M2螺母从所有位置的喇叭（伺服头）向上插入第二个插槽。用力按以固定。

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使用Dynamixel MX-12W电机套件中的4个M2螺钉将每个电机安装到电机底板（Kaya_Motor_Bottom_Plate）中。

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3组装内轮毂（每个机器人3个）

将一个18mm的M3支架插入轮毂背面（Kaya_Wheel_Hub_Inside）的六角孔中。
使用Dynamixel MX-12W电机套件中的4个M2螺钉，将轮毂（Kaya_Wheel_Hub_Inside）固定到Dynamixel的喇叭上。均匀地拧紧。注意不要拧得太紧。
对每个电动机重复上述步骤。

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4切断和压接电源接线

将9股18 AWG（4黑，5红）的导线切成一定长度，并剥去两端的绝缘层（3-5毫米）。
使用合适的压接工具按表连接连接器。注意确保所有连接器机械牢固，并保持良好的电接触。

切割和压接接线时，请参考下图，表格和接线图。

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| 线＃ | 颜色 | 长度 | 端子1连接器 | 终端1连接 | 端子2连接器 | 端子2连接 |
| 1个 | 黑色 | 140毫米 | 铁锹 | 电池B- | 叉铲 | 接线端子B- |
| 2 | 红色 | 80毫米 | 铁锹 | 电池B + | 女锹 | 接通电源 |
| 3 | 红色 | 140毫米 | 女锹 | 切换出 | 叉铲 | 接线端子B + |
| 4 | 黑色 | 120毫米 | 叉铲 | 接线端子B- | 叉铲 | 12V稳压器-IN |
| 5 | 红色 | 120毫米 | 叉铲 | 接线端子B + | 叉铲 | 12V稳压器+ IN |
| 6 | 黑色 | 120毫米 | 叉铲 | 接线端子B- | 裸线 | 5V稳压器-IN |
| 7 | 红色 | 120毫米 | 叉铲 | 接线端子B + | 裸线 | 5V稳压器+ IN |
| 8 | 黑色 | 120毫米 | 叉铲 | 12V稳压器-OUT | 裸线 | Dynamixel集线器-IN |
| 9 | 红色 | 120毫米 | 叉铲 | 12V稳压器+ OUT | 裸线 | Dynamixel集线器+ IN |

5将电池端子连接到电池座

如下图所示，将电池端子电缆（＃1和＃2电线）放入电池座（Kaya_Battery_Holder）中的插槽中，两个手柄彼此面对。B +（红线）应放在最接近电池座切口的插槽中。用力推压接点的顶部，以使其正确固定在通道中。

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使用端子支架（Kaya_Battery_Terminal_Holder）和M3 x 8mm螺钉固定电缆。检查电池的对齐情况，并使用钳子调整拨片，直到其对齐并正确就位。为避免在电池端子之间造成电气短路，请用胶带包扎所有松动的电线末端。

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6组装框架

在每个角上使用4个MakerBeam螺母和4个M3 x 5mm螺钉，将每个电机顶板（Kaya_Motor_Top_Plate）连接到MakerBeams。首先将MakerBeam螺母滑入通道，每侧2个，然后与孔对齐，然后用螺钉固定。

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在两个电机顶板（Kaya_Motor_Top_Plate）之间，安装Kaya_Pusher_Mount，记住在安装第二个电机顶板之前将螺母滑入到位。
组装完整的三角形，然后均匀地拧紧所有12颗螺钉。在此过程的其余部分中，带有推动器安装座（Kaya_Pusher_Mount）的一侧是Kaya的正面。

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7将底板组件连接到电机顶板/ MakerBeam框架

以正确的配置将每个电动机底板（Kaya_Motor_Bottom_Plate）组件连接到机架。标有Dynamixel ID 2的电机组件应与推杆安装座（Kaya_Pusher_Mount）相对，其他两个电机组件应位于相邻的侧面。
将4个M3螺母插入电动机底板（Kaya_Motor_Bottom_Plate），然后用4个M3 x 8mm螺钉将其连接到电动机顶板（Kaya_Motor_Top_Plate）。对每个电动机重复上述步骤。均匀拧紧所有12个螺钉。

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8连接电机接线

在为所有Dynamixel MX-12W伺服电机分配了ID（请参阅步骤1）并将它们安装在正确的位置后，请使用Dynamixel MX-12W电机套件中的电缆进行连接，以进行动力和数据传输。

所有伺服电机共享公共电源线和数据线，并使用电机ID寻址的数据包进行通信。因此，它们可以以任何顺序连接，甚至可以分别布线到Dynamixel Power Hub。为了进行电缆管理，最好的连接顺序是1-3-2。

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9安装IMU

将公头连接器引脚焊接到IMU板上。将它们的长端排列在板子的标有标签的一侧。3V3，GND，SCL和SDA的引脚将用于I2C通信。
如图所示，使用2个M2 x 6mm螺钉，将IMU板的插头插针朝向电子设备托架（Kaya_Electronics_Bay）的中心。

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10个安装直流稳压器

将蓝色螺丝端子焊接到Pololu 5V 6A DC-DC降压稳压器。
用6个M2 x 6mm螺钉将5V稳压器和12V稳压器固定到电子设备托架（Kaya_Electronics_Bay）。确保这些调节器的方向与图像匹配，5V调节器上的IN +/-与12V调节器上的IN +/-在同一侧。

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11连接IMU接线

将母对母电气跳线连接到IMU引线（3V3，GND，SCL和SDA）。记下每个引脚上连接了什么颜色的导线，这些导线稍后将连接到Jetson Nano GPIO引脚。
（可选）在插头的中部使用少许热胶将IMU插头固定在适当的位置。

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有关更多信息，请参阅将BMI160 IMU连接到Jetson Nano或Xavier。

12安装Wi-Fi天线

使用SMA螺丝端子将天线电缆连接到Wi-Fi天线。
将天线弯曲90度，然后将其安装在底座任一侧（Kaya_Nano_Base）的指定通道中。
如图所示，使用拉链将天线固定到位。

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13将Jetson Nano底座连接到框架

调整Jetson Nano Base（Kaya_Nano_Base）的方向，使NVIDIA徽标面向Kaya推进器安装座（Kaya_Pusher_Mount）。
将1个MakerBeam螺母滑到前MakerBeam的顶部上，然后将2滑到其他两个MakerBeam上。首先拧紧前部螺钉，然后将其他4个向下放置到侧梁。均匀地拧紧所有螺钉。

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14将电池机箱部件连接到新框架部件

将电子装置托架（Kaya_Electronics_Bay）堆叠在电池座（Kaya_Battery_Holder）的顶部，并使平坦的平面朝上，DC调节器朝上。
使电子设备托架的顶部（Kaya_Electronics_Bay）与基座的底部（Kaya_Nano_Base）接触，使其位于电机之间的框架部件的中心。
确保没有夹住任何电缆。检查前面的dynamixel电缆不在12V电源的顶部。然后使用4个M3 x 35毫米螺钉向下穿过底座（Kaya_Nano_Base）并插入电池座（Kaya_Battery_Holder）的4个M3螺母中。

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15准备接线盒

使用端子块跳线，将最左边的两个端子块连接连接在一起，然后将最右边的两个连接连接在一起。这样可以将电池B +和B-路由到12V和5V DC稳压器。

按照以下步骤进行电气连接时，请参考接线图。

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16安装电源开关

从电池座中找到B +线（＃2，红色），并将其穿过底座（Kaya_Nano_Base）背面的开关孔。将凹形铲形连接器连接到中间开关端子。
将第二根电线（＃3，红色，母形铲形至叉形铲形）连接到外部开关端子。
调整开关的方向，使两个端子最靠近Kaya内部。如图所示，稍微弯曲连接的端子线以面对Kaya的外部。这有助于他们在安装后清除电池座（Kaya_Battery_Holder）。
将未连接的前叉铲形连接器穿过开关孔，并朝Kaya的后部插入。
小心避免夹线，将开关向下按入到位。

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17个连接稳压器输入

将B-线（＃1，黑色）从电池中拉出，将B +线从开关（＃3，红色）中拉到Kaya的背面。参照接线图，将这些电线的叉形铲形连接器连接到接线盒。这些电线应在接线端子下方的MakerBeam之间整齐地布线。

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使用叉形铲形连接器将＃4到＃7线连接到端子块。有关电缆订购的参考照片和接线图。将货叉连接到接线盒后，将其向下弯曲以使其更合适。

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将其他电缆插入底座下面（Kaya_Nano_Base）并插入电子设备托架（Kaya_Electronics_Bay）。将电缆＃4和＃5连接到12V调节器IN +/-，将电缆＃6和＃7连接到5V调节器IN +/-。请注意，如接线图所示，12V稳压器上的连接按+ IN，-IN，-OUT，+ OUT的顺序排列。

18个连接稳压器输出

将一个2.1 x 5.5mm的针形桶形尾纤连接到5V调节器输出螺钉端子上。请注意，棕色线是+，蓝色线是-。（中心正极。）
将电缆＃8和＃9的前叉连接器连接到12V调节器OUT-和OUT +。将裸线末端连接到Dynamixel Power Hub螺钉端子，将电缆绕回或绕过基座（Kaya_Nano_Base）。

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19安装接线盒

用3个MakerBeam螺母和2个M3 x 8mm螺钉将端子块安装到框架上。将一个额外的螺母滑到接线盒右侧的前面，以便以后与接线盒盖（Kaya_Terminal_Block_Cover）配合使用。
仅使用前面的安装孔将接线盒尽可能地向后放置。

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20安装Dynamixel电源集线器

将松散的Dynamixel电缆从伺服电机ID3连接到Dynamixel Power Hub上的任何端口。
使用另一根Dynamixel电缆将USB2AX连接到Dynamixel Power Hub。如下图所示，用2个M2x6螺钉将Dynamixel Power集线器安装到基座（Kaya_Nano_Base）。

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21连接Wi-Fi卡

将小天线电缆连接器（U.FL / AMC / UMCC / IPX）连接到Wi-Fi卡。这些应在垂直压力下卡入到位，但可能很难使用。将卡放在平坦的表面上以获得最佳杠杆作用可能会有所帮助。注意不要损坏卡上的连接器，并尽可能避免断开连接和重新连接。

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22安装Wi-Fi卡

首先卸下2颗Phillips螺钉，然后卸下2个侧面闩锁，从承载板上卸下Jetson Nano模块。
连接Wi-Fi卡并用随附的螺钉固定。

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重新安装并固定Jetson Nano模块的载板。

23安装Jetson Nano

如下图所示，使用4个M2 x 6mm螺钉将Jetson Nano Developer Kit安装到Kaya_Nano_Base。对于电缆管理，将天线电缆盘绕在Jetson Nano下方可能会有所帮助。
在载板上标有“ ADD JMPR TO DISABLE USB PWR”的插头引脚上添加跳线，以使Jetson Nano可通过5V桶式插孔连接供电。

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24 Mount RealSense相机

用2个M3 x 5毫米螺钉将RealSense摄像机连接到Kaya_Realsense_Mount。
使用3个M3 x 8毫米螺钉和3个M3螺母将摄像机支架（Kaya_Realsense_Mount）连接到摄像机桥（Kaya_Realsense_Bridge）。
将USB-C电缆连接到RealSense相机。

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25将RealSense桥连接到Jetson Nano Base

使用4个M3 x 8毫米和4个M3螺母将摄像机桥（Kaya_Realsense_Bridge）连接到基座（Kaya_Nano_Base）。

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26安装车轮

使用1个M3 x 35毫米螺钉将每个Omniwheel穿过外侧轮毂（Kaya_Wheel_Hub_Outside），车轮本身，然后插入内侧轮毂（Kaya_Wheel_Hub_Inside）。注意不要过度拧紧。

螺纹锁合器可用于防止这些紧固件松动。

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27安装接线盒盖

使用步骤19中额外的MakerBeam螺母，使用M3 x 5毫米螺钉连接接线盒盖（Kaya_Terminal_Block_Cover）。

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28将电缆连接到Jetson Nano

将RealSense相机和USB2AX连接到Nano的顶部2个USB接口。
确保电源开关未设置为“ ON”。
将桶形插头电缆从5V稳压器布线到接线盒盖（Kaya_Terminal_Block_Cover）后面，然后插入Jetson Nano的桶形插孔输入。

注意

切勿将5V桶形插头电缆连接到Dynamixel Power Hub的桶形插孔输入。这可能会对稳压器造成不可逆转的损坏。
将跳线从IMU连接到Jetson Nano GPIO引脚，请参考接线图和您之前关于线色的说明。

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29清理电缆并打开电源

将Dynamixel的前部电缆塞入12V稳压器和MakerBeam的前面。
根据需要用扎带扎住其他Dynamixel和电源电缆。
安装电池并确保其卡入到位。如果存在电阻，请检查电缆和任何剩余的3D打印支撑材料，然后确保端子没有弯曲。
将推杆（Kaya_Pusher）向下滑入推杆底座（Kaya_Pusher_Mount），以安装它。

恭喜，您已经完全组装了Kaya机器人！玩弄您的新作品和Isaac机器人引擎，玩得开心！

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耗电应用注意事项

在Jetson Nano上运行要求更高的应用程序时，尤其是在“ MAX-N”模式下运行时，您可能会遇到问题。

如果担心Jetson Nano过热，请小心不要使3D打印的PLA塑料零件与散热器接触。Kaya没有配备风扇以帮助冷却。Jetson Nano Developer Kit提供了一个4针连接器，可容纳5V PWM风扇。但是，向Kaya添加风扇需要移除或自定义修改多个3D打印部件。

提高5V稳压器的标称输出电压可以帮助防止瞬态电压骤降的影响。这可以通过在Pololu 5V稳压器板上的FB和GND引脚之间焊接通孔电阻器来实现。82.5 kOhm的电阻值会将标称输出电压提高到5.143V。

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下图显示了正确安装的电阻器。

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还可以在调节器输出端子之间放置一个电容器（100-1000 uF），以进一步防止瞬态电压波动。更多信息，请参见Microchip MIC2101的数据手册。

组装完Kaya后，请使用在Kaya上运行Isaac SDK中的过程开始在Jetson Nano上使用Isaac，并部署和运行几个示例应用程序。

NVIDIA Kaya机器人