稚晖君自制机械臂,能给葡萄缝针的那种,成本1万块,网友:能把脑子开源一下?( 二 )


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这样的野生钢铁侠机械臂 , 究竟是怎么“炼成”的?
如何打造钢铁侠的机械臂?
这台看起来很酷炫的“手子” , 属于小型高精度6轴机械臂 。
整体来说 , 机械臂的打造主要分为四大部分:机械臂设计、闭环伺服、控制器和空间定位装置 , 分别对应机器人的躯干、心脏、小脑和眼睛 。
机械臂设计 , 指机械臂的“躯干” , 让机械臂能稳定运动的必要步骤 , 包括机械分析、外观设计(3D建模)、选材等 。
当然 , 这里的设计并不那么容易 。光是版本稿 , 就多达150多版:
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为了确保稳定+便宜美观 , 最后的机械臂主体采用了铝CNC(数控)加工(确保稳定) , 装饰再采用3D打印进行制作(节省成本) 。
其中 , CNC部分是稚晖君拜托“家里有厂”的UP主@XIKII拆机狂魔你西哥 帮忙制作的 , 全部的8个金属件一共耗时半个月:
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最后的外观设计出来 , 是酱婶的(中国红&钢铁侠红) , 别说还挺好看:
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闭环伺服 , 也就是机械臂的“心脏” , 用来提供让机械臂干活的动力 。
具体来说 , 软件上包括FOC算法、绝对值编码器&PID算法 , CAN总线通信协议等部分 , 硬件上 , 除了电机等材料的选用 , 还包括散热等细节 。
通常来说 , 机械臂会采用无刷伺服电机 , 但这里它的体积确实比较大 。
由于稚晖君想做比较小巧的机械臂 , 所以最后采用了步进电机 , 搭配0背隙谐波减速器 , 单个驱动效果做出来是这个样子的:
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既然是6轴 , 最后整体采用了6个步进电机+6个谐波减速器 , 搭配软件设计构成了机械臂的“心脏” 。
控制器 , 指机械臂的“小脑” , 用来操控机械臂的动作、来实现各种功能 。
除了原理上需要掌握运动学、动力学分析以外 , 在软硬件上还需要掌握电路设计、通信和电源管理等额外的“斜杠”技能 。
事实上 , 光是微控制单元(MCU) , 这台机械臂上就多达12个 。
其中 , 主控制器(采用冗余设计)和电机伺服驱动器(支持CAN总线&功率机联)的设计如下:
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至于电路设计 , 也比想象中要更加复杂 , 毕竟要想达到上述“多控制”功能的话 , 除了命令行控制以外 , 蓝牙、无线通信的相关软硬件也需要进行考虑 。
没错 , 除了有线控制以外 , 蓝牙、WiFi、2.4G同样能控制这台机械臂~
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最后就是空间定位装置了 , 也就是机械臂的“眼睛” , 用来让机械臂“看见”、并操作需要完成的任务 。
这里面包括我们常见的双目视觉算法、AHRS系统和力传感系统等 , 都在这一步完成 。