QBot Platform的前世今生
MURTAZA BOHRA
背景
    很高兴能在Quanser工作，在这里我们认为花时间讨论“要做什么”和“为什么要这样做”是很有价值的。我们相信，这个世界需要更多跨学科的工程师，尤其是那种愿意亲身实践、努力突破所有限制的工程师。为此我们花了大量时间与世界各地的学术界密切合作，通过沟通了解他们在教育和研究上的需求，并帮助他们找到解决方案。我认为这就是Quanser存在的意义：不断地为学术界创新工程技术，以满足当今不断变化的各种需求。
    在所有的“要做什么”中有一项涉及到本科生和研究生级别的移动机器人解决方案。在这一前沿领域，20 多年来，Quanser为世界各地的用户提供了一系列解决方案。最初的 QBot 以 iRobot Create 为基础，配备了定制化的嵌入式目标环境和可扩展的传感器套件。在与多伦多大学的一位学者合作设计下一代产品 QBot 2 之前，我们还推出过其他版本。Kobuki 移动底座、Kinect 深度摄像头和 Gumstix DuoVero 目标环境将我们的事业向前推进了好几年。随着传感器套件和计算能力从 Gumstix 发展到 Raspberry Pi 3，再到 Raspberry Pi 4，我们怀着好奇和自豪的心情看着我们的朋友们、教育工作者和研究人员在他们的课程中使用这些设备，用它们来验证研究算法，并将它们应用到更多领域。他们尝试着添加了机械手、激光雷达、存储箱、红外传感器等，并将其用于各种多代理应用中。 
    当我们周围的世界面临停摆和供应链问题时，我们得到了一个机会，可以有时间去回顾我们多年积累的丰富的学术经验，检视从合作伙伴、各个用户收集到的对系统需求的建议，思考并从头开始重新设计。同时，由于工业自动化、仓储、自主配送等领域的发展趋势，对自主移动机器人（AMR）的需求也在不断增长。我们看到了一个迅速增长的需求：整合朋友们感兴趣的关键设计功能，如空中飞行器在移动地面机器人上着陆、机械手附加功能、更高的有效载荷等，以及我们控制自己的移动机器人基地的能力。数年的潜心研究终成正果 – Quanser移动机器人实验室和QBot Platform应运而生。 
QBot Platform简介 

    QBot Platform专为教育工作者和研究人员设计。他们经常要做出艰难的决定：在机构政治、研究计划、学生保留率和学习成果等方面保持积极性和灵活性，同时还要做出与硬件采购相关的决定。他们必须考虑资金、技术规格、研究适用性和学习方式多样性等众多因素，同时还不得不在 DIY/学术/工业等一系列硬件解决方案里有所取舍 – 这种利弊权衡并不总是线性关联的。今天，随着QBot Platform的出现，鱼与熊掌兼得终于得以实现 – 在享有工业级高性能的同时保有 DIY所需的高灵活性已经不再成为挑战。 

教育与项目

    作为移动机器人实验室的一部分，QBot Platform更附带了大量成熟的教学内容，旨在满足各年级本科生和研究生的教育需求。这涉及到四年制机器人学或机电一体化课程中的动机、基础、扩展和探索等生命周期的考虑，以及研究生课程中对创新的需求。教学内容涵盖与传感器和执行器接口、图像和激光雷达处理、视觉伺服、障碍物检测、定位、导航、路径规划等有关的学习成果，一直到多代理协作。

    此外，所有这些实验内容都是基于 Python 和 MATLAB Simulink 设计的，因此无论学生的编程语言背景和偏好如何，都可以找到适合的环境并专注于学习成果。大多数实验可在硬件和/或数字孪生上运行。最后，QBot Platform的外设接口包括 USB 3.0、40 针 GPIO、Wi-Fi 和以太网连接，这些都使其成为 PBL （基于项目的教学）的理想选择，无论是二年级的综合项目还是四年级的毕业设计项目。 
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研究与创新
    QBot Platform一如既往地以差分配置为中心，但升级到了 70 瓦的动力传动系统，此外还配备了 4 个支撑脚轮，可在大多数室内环境中均匀承载 20 公斤的有效载荷。扩展后的传感器套件集惯性、里程、视觉和测距传感器于一体。在所有这些传感和执行功能的背后是一个由 NVIDIA® Jetson Orin Nano（英伟达™公司最新的嵌入式系统之一）驱动的计算节点。通过板载 Wi-Fi，您现在可以同时无缝远程控制这些机器人群，用于各种研究应用，例如多代理防撞。想象一下如果只需要不到一小时就可以部署完成这样的演示环境，您的实验室将有多大的潜能！
下一步 
    QBot Platform既适用于传统的教育需求，也适用于所有本科年级的移动机器人项目，同时又不会影响研究生级别对稳健性和性能的要求。移动机器人实验室使得将众多 QBot Platform集成到新环境中变得更加容易。配合多个单元、预配置的网络基础设施、虚拟化数字孪生系统以及可配置的场景环境，任何空间都可以轻松转变为学生和研究人员的创新中心。