稚晖君自制机械臂,能给葡萄缝针的那种,网友:能把脑子开源一下?

admin2024年04月25日 16:19:32
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标签: 机械臂 设计 算法
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别人的国庆节,硬生生造了一只钢铁侠的机械臂!



 
  依旧是来自华为天才少年稚晖君,还是他迄今为止搞的项目中,最复杂的那种。
 
  来吧,展示——给葡萄缝针:
  在“葡萄包扎术”后,原本裂开小口的它,变成了这个样子:
 
  划个重点:
 
  上面的所有过程,可以在厕所远程、实时完成!
 
  它的名字也非常有趣——叫做Dummy。
 
  但毕竟头顶着“B站野生钢铁侠”光环的稚晖君,都说这是自己最复杂的项目(耗时4个月),硬核程度定然不仅于此。
 
  真实情况是——这台机械臂,里里外外全部出自稚晖君之手!
 
  于是乎,很自然的,弹幕再次被网友刷疯,来感受一下这个feel(满屏的“国粹”):
 
  甚至连行内人都发出了惊叹:
(注:本文内容已经过稚晖君授权)
 
  真正的机械臂该有的样子
 
  稚晖君想要打造的机械臂,是具备多种交互方式的。
 
  例如把刚才机械臂的末端,换成“力反馈夹爪”,就秒变成了可以夹薯片的机械臂。
 
  除了“力反馈夹爪”,若是换成不同效应器,那可以实现的结果也会不同:
 
  安装“激光器”,就可以实现三维雕刻
 
  安装“画笔”,就可以进行书画
 
  安装小型的“主轴”,可以作为6轴的雕刻机
  而上面展示的这一切,均是——同步现实!
 
  除此之外,稚晖君还做了许多不同的交互方式。
 
  例如结合比较前沿的技术,增强现实 (AR)--真正的“指哪打哪”了。
 
  还有通过示教器来开启的方式。
 
  而这个示教器也是出自稚晖君之手,用他的话来说就是:
 
  有我的地方就有屏幕。
 
  这便是稚晖君设计的无线智能小终端,也是这台机械臂的“伴侣”了。
 
  它可以通过低功耗蓝牙和机械臂进行无感连接,而在连接之后,就可以实时显示机械臂的各种状态信息、切换各种功能了。
 
  当然,稚晖君也做了较为“阳间”的图形化方式。
 
  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:
  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。
 
  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:
 
  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。
 
  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~
 
  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。
 
  没错,稚晖君设计的机械臂并非只能做“输入任务并完成”的简单操作,而是一台真正能够从多个角度接收任务、并实时处理的“智能机械手”。
 
  简单来说,就是用双目视觉算法识别,再用AI算法实现姿态估计之类的操作。
 
  当然,经过软件去抖、运动范围重映射、力矩强增强等操作后,机械臂能完成比手精度更高的操作(手抖玩家福音)。
 
  那么,这台机械臂究竟能达到一个什么水平呢?
 
  成本控制在1万以内
 
  众所周知,机械臂的价格会随着精度的提升蹭蹭上涨。
 
  一台质量比较好的、精度为0.6mm的工业6轴机械臂,价格会达到几万元左右,而精度在0.02mm左右的四大家族的工业机械臂,价格单位则直接涨到了几万美元。
 
  这样的精度,按理说机器人的价格也不菲。
 
  然而,据稚晖君表示,Dummy的整体硬件成本,计算下来不到1万元!
 
  当然,稚晖君也适当地节省了成本,包括谐波减速器和机械臂本体,就都是二手的(如果是全新的硬件,成本可能需要2万元左右)。
 
  除此之外,据稚晖君表示,这台机械臂本身体积也很小,所以运动范围和精度也相应变小和变高了(目前市面上应该是没有体积这么小、精度这么高的机械臂)。
 
  这样的机械臂,究竟可以用在哪里呢?
 
  当然,我们也知道,稚晖君已经于去年年底加入了“华为天才少年”。
 
  而这次稚晖君的项目,操作系统和AI计算平台也分别都用上了华为鸿蒙和昇腾Atlas处理器。
 
  但对于2012实验室,公司从未给过你们过多约束。比如,有人研究自行车的自动驾驶,公司没有约束过他。
 
  我们要生产自行车吗?没有啊。这是他掌握的一把“手术刀”,或许以后会发挥什么作用,产生什么巨大的商业价值。
 
 
 
 
作者/金磊 萧箫
 
 
  参考链接:
 
  http://www.chinanews.com/business/2021/09-14/9565404.shtml
 

注:本文系作者 admin 授权融媒体发表,并经融媒体编辑,转载请注明出处和本文链接

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加力那24分钟前 回复284

就是因为病人多,专家少,你还要抓?如果你是一个专家,一天12小时不吃不喝不上厕所给20个病人看病,可是外面排队的病人有100个。

Taso韩先生28分钟前 回复284

就是因为病人多,专家少,你还要抓?如果你是一个专家,一天12小时不吃不喝不上厕所给20个病人看病,可是外面排队的病人有100个。

加力那28分钟前 回复284

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Taso韩先生24分钟前 回复284

就是因为病人多,专家少,你还要抓?如果你是一个专家,一天12小时不吃不喝不上厕所给20个病人看病,可是外面排队的病人有100个。

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现专注于互联网行业—公关领域。兴趣广泛,热爱传统文化,以及看书,闲时写些文字等。

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