CARA是Aaed Musa设计的最新四足机器人，采用绳索驱动的capstan驱动系统，无需齿轮或滑轮，具有零间隙、高扭矩透明度、低惯性和低噪音等优点。这是继ZEUS、ARES和TOPS之后的又一创新作品，也是第二款使用capstan驱动的四足机器人。CARA的设计基于作者之前关于高精度减速器的视频，展示了capstan驱动在机器人领域的潜力。

CARA：一款创新的四足机器人

简介
CARA（Capstans Are Really Awesome）是继ZEUS、ARES和TOPS之后，我最新设计的四足机器人。经过一年的开发，CARA成为我迄今为止最动态且设计精良的四足机器人。与大多数四足机器人不同，CARA没有使用齿轮或滑轮，而是通过绳索驱动的绞盘驱动关节。CARA是继Stanley之后，第二款使用绞盘驱动的四足机器人。绞盘驱动具有零回差、高扭矩透明度、低惯性、低成本和静音操作等优点，使其成为机器人减速器的理想选择。

精确的8:1齿轮比
项目的起点是确定如何通过绞盘驱动实现精确的8:1齿轮比。在之前的视频中，我设计的绞盘驱动理论上是8:1，但实际测量时并未达到。问题出在我使用了鼓的外径而非有效直径（即绳索中心线的直径）。通过线性插值法，我最终设计出了精确的8:1绞盘驱动，实测齿轮比为8.000619:1。相关CAD文件已发布在我的Patreon平台上。

腿部设计
CARA的腿部设计是其最重要的组成部分。我选择了同轴五杆联动设计，因为它能更均匀地分配负载，结构更紧凑，并且在四足机器人中较少使用。每条腿有三个关节，分别由8:1绞盘驱动，使用2毫米Dyneema DM20绳索和Eaglepower 90KV无刷电机驱动。电机控制由ODrive S1 FOC控制器负责，脚部由TPU 95A材料制成。

机器人整体设计
CARA的设计相对简单，主要由四条腿和碳纤维管构成的结构框架组成。碳纤维管贯穿机器人全长，前后板提供额外支撑。电子元件分别位于机器人的前后部，核心控制器为Teensy 4.1微控制器。CARA重31.41磅，尺寸为24.82×17.98×16.83英寸，总成本约为3300美元。

编程
编程的第一步是创建关节的归位序列。通过逆运动学（IK）、正运动学（FK）和旋转运动学（RK）方程，CARA能够进行轨迹规划和姿态控制。步态采用摆线步轨迹，提供平滑的起降和自然的步态。CARA还首次实现了稳定性控制，能够在倾斜表面上保持平衡，并在行走时恢复外部干扰。

未来改进
CARA的整体设计较为稳健，但仍有改进空间。电池容量较低，未来计划更换更大容量的电池。脚部材料TPU在户外测试中磨损较快，考虑改用硅胶材料。软件方面，步态序列需要进一步优化，以提高越障能力。未来还计划为CARA增加轮子、GoPro支架、LiDAR传感器等附件，并提升其自主能力，如物体检测。

总结
CARA是一款创新的四足机器人，展示了绞盘驱动在机器人领域的潜力。未来，我计划开发一款更小、更易于构建的版本，并提供详细的构建指南。

评论内容总结：

1. 对项目的积极评价：

   • 评论者高度赞赏项目的技术性和展示方式，认为其具有高速、高扭矩、无间隙等特点，并对其工程思维表示钦佩。
     • 引用：“High speed, high torque, compliance, effectively no backlash. It’s fascinating to watch a legit engineering mind at work.”（评论2）
     • 引用：“Amazing presentation! - somebody hire this kid asap”（评论6）

2. 对视频制作和沟通能力的认可：

   • 评论者认为视频制作精良，讲解清晰，展示了作者的沟通天赋。
     • 引用：“It’s presented very well. This guy has a talent for communication - the video was super clear and well explained.”（评论7）
     • 引用：“He’s got the magic combination of tech skill plus ability to make and edit entertaining videos.”（评论10）

3. 对技术细节的质疑：

   • 有评论者对追求精确齿轮比的必要性提出疑问，并关注机制的耐久性。
     • 引用：“Why spend so much effort to achieve an ‘exact’ gear ratio? Having more zeros does not equal to being more ‘precise’.”（评论5）
     • 引用：“I wonder how resistant this mechanism is to wear and fatigue.”（评论5）

4. 对未来发展的期待与担忧：

   • 评论者对机器人技术和人工智能的未来表示既兴奋又担忧，认为其可能超越传统工程和数学的范畴。
     • 引用：“Ai, robots, where are we heading? Not far until ai + robot will replace humans.”（评论3）
     • 引用：“There is a weird mixture of hope and dread in me as I watch this.”（评论4）

5. 对开源和个人实践的期待：

   • 评论者期待更小型的开源版本，并希望自己能够尝试制作类似项目。
     • 引用：“I’m so excited for a smaller open source version of this, I’d love to make one.”（评论9）
     • 引用：“The implications of the tools we now make available for use in our own personal workshops are still being discovered.”（评论8）

6. 对入门者的困惑：

   • 有评论者表示对如何进入这一领域感到迷茫，尽管具备计算机科学背景。
     • 引用：“I want to get into this type of stuff. But I have no idea where to start.”（评论11）

总结：评论者对项目的技术性和展示方式普遍持积极态度，但也对技术细节和未来发展提出了一些质疑和担忧。同时，许多评论者期待开源版本和个人实践的机会，部分人则对如何入门感到困惑。