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別人國(guó)慶節(jié)，我造了一只鋼鐵俠機(jī)械臂！

仍然是來(lái)自華為的年輕天才君志輝，這仍然是他迄今為止所從事的最復(fù)雜的項(xiàng)目。

來(lái)吧，給我看看——縫合葡萄：

經(jīng)過“葡萄包扎”后，原本龜裂的小口子變成了這樣：

提出一個(gè)觀點(diǎn)：

以上所有流程都可以在廁所里遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)完成！

它還有一個(gè)很有趣的名字——叫做。

但畢竟有著“B站狂野鋼鐵俠”光環(huán)的志輝君表示，這是他最復(fù)雜的項(xiàng)目（花了4個(gè)月），硬核的水平絕對(duì)不止于此。

真實(shí)的情況是——這只機(jī)械臂，里里外外，都是智輝先生親手制作的！

（朋友們，又是智慧君防守被破的一天）

于是，自然而然的，彈幕再次被網(wǎng)友們逼瘋了，我們來(lái)體驗(yàn)一下這種感覺（“國(guó)粹”滿屏）：

就連業(yè)內(nèi)人士也感嘆：

（注：本文內(nèi)容已獲得智慧君授權(quán)）

真正的機(jī)械臂應(yīng)該是什么樣子

智慧君想要打造的機(jī)械臂有多種交互方式。

例如，如果將機(jī)械臂的末端換成“力反饋夾具”，它就變成了可以在幾秒鐘內(nèi)抓取薯片的機(jī)械臂：

除了“力反饋?zhàn)ナ帧敝猓绻鼡Q不同的執(zhí)行器，所能達(dá)到的結(jié)果也會(huì)有所不同：

而上面顯示的一切都是——同步現(xiàn)實(shí)！

此外，智慧君還做出了很多不同的互動(dòng)方式。

例如，結(jié)合更前沿的技術(shù)，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（AR）——真正的“指點(diǎn)即點(diǎn)”。

還有一種方法是通過示教器打開。

而這個(gè)教學(xué)墜也是智輝老師制作的。 用他的話說(shuō)：

有我的地方就有屏幕。

這是志輝君設(shè)計(jì)的小型無(wú)線智能終端，也是這只機(jī)械臂的“伴侶”。

它可以通過低功耗藍(lán)牙無(wú)感地連接到機(jī)械臂。 連接后，可以顯示機(jī)械臂的各種狀態(tài)信息，并實(shí)時(shí)切換各種功能。

當(dāng)然，智慧君還做了一個(gè)更加“洋劍”的圖解方法。

還有兩種更極客的方法：通過串口和命令行。

如此狂野的鋼鐵俠機(jī)械臂是如何“制作”出來(lái)的？

如何打造鋼鐵俠的機(jī)械臂？

這只看起來(lái)很酷的“手”是一個(gè)小型、高精度的六軸機(jī)械臂。

總體而言，機(jī)械臂的構(gòu)造主要分為四個(gè)部分：機(jī)械臂設(shè)計(jì)、閉環(huán)伺服、控制器和空間定位裝置，分別對(duì)應(yīng)機(jī)器人的軀干、心臟、小腦和眼睛。

機(jī)械臂設(shè)計(jì)是指機(jī)械臂的“軀干”，使機(jī)械臂穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)的必要步驟，包括力學(xué)分析、外觀設(shè)計(jì)（3D建模）、材料選擇等。

當(dāng)然，這里的設(shè)計(jì)并不那么容易。 僅草稿就有150多個(gè)：

為了保證穩(wěn)定性+便宜又美觀，最終的機(jī)械臂主體采用鋁材CNC加工（保證穩(wěn)定性），裝飾采用3D打印制作（節(jié)省成本）。

其中，CNC部分是智慧君請(qǐng)“家里有工廠”的UP主@拆解狂人倪希哥幫忙制作的，8個(gè)金屬件全部??制作完成。 總共花了半個(gè)月的時(shí)間：

最終的外觀設(shè)計(jì)是姜阿姨的（中國(guó)紅+鋼鐵俠紅），還挺好看的：

閉環(huán)伺服是機(jī)械臂的“心臟”，用于為機(jī)械臂工作提供動(dòng)力。

具體來(lái)說(shuō)，軟件包括FOC算法、絕對(duì)編碼器&PID算法、CAN總線通信協(xié)議等。硬件包括電機(jī)選材、散熱等細(xì)節(jié)。

一般來(lái)說(shuō)，機(jī)械臂采用無(wú)刷伺服電機(jī)，但這里確實(shí)比較大。

由于志輝先生想要制作一個(gè)相對(duì)緊湊的機(jī)械臂，所以他最終使用了步進(jìn)電機(jī)機(jī)械識(shí)圖一點(diǎn)通，并搭配了零背隙諧波減速器。 單驅(qū)動(dòng)效果如下：

由于是6軸機(jī)器人，整體采用了6臺(tái)步進(jìn)電機(jī)+6臺(tái)諧波減速器，并結(jié)合軟件設(shè)計(jì)，構(gòu)成了機(jī)械臂的“心臟”。

控制器是指機(jī)械臂的“小腦”，用于控制機(jī)械臂的運(yùn)動(dòng)以實(shí)現(xiàn)各種功能。

除了原則上掌握運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)分析之外，在軟件和硬件上還需要額外的電路設(shè)計(jì)、通信、電源管理等“斜杠”技能。

事實(shí)上，這個(gè)機(jī)械臂上有多達(dá) 12 個(gè)微控制器單元 (MCU)。

其中，主控制器（采用冗余設(shè)計(jì)）和電機(jī)伺服驅(qū)動(dòng)器（支持CAN總線&動(dòng)力機(jī)連接）設(shè)計(jì)如下：

至于電路設(shè)計(jì)，比想象的要復(fù)雜。 畢竟想要實(shí)現(xiàn)上述的“多控”功能，除了命令行控制之外，還需要考慮藍(lán)牙和無(wú)線通信相關(guān)的軟硬件。

沒錯(cuò)，除了有線控制之外，藍(lán)牙、WiFi、2.4G也可以控制這款機(jī)械臂~

最后還有空間定位裝置，它是機(jī)械臂的“眼睛”，用來(lái)讓機(jī)械臂“看到”并操作需要完成的任務(wù)。

這包括我們常見的雙目視覺算法、AHRS系統(tǒng)和力傳感系統(tǒng)等機(jī)械識(shí)圖一點(diǎn)通，都是在這一步完成的。

沒錯(cuò)，智慧君設(shè)計(jì)的機(jī)械臂不僅僅是“輸入任務(wù)并完成”的簡(jiǎn)單操作，而是真正的“智能機(jī)械臂”，可以多角度接收任務(wù)并實(shí)時(shí)處理。

簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，它利用雙目視覺算法進(jìn)行識(shí)別，然后利用AI算法實(shí)現(xiàn)姿態(tài)估計(jì)等操作：

安裝在機(jī)械臂上后，“手”可以根據(jù)人體動(dòng)作完成一系列復(fù)雜的操作（控制器改編自PS5手柄）：

當(dāng)然，經(jīng)過軟件去抖、運(yùn)動(dòng)范圍重新映射和扭矩增強(qiáng)后，機(jī)械臂可以完成比手工操作更高精度的操作（對(duì)于手抖的玩家來(lái)說(shuō)是個(gè)好消息）。

最后對(duì)這幾部分的軟件算法和硬件進(jìn)行組裝和調(diào)試：

最終的成品是這樣的，非常聰明：

那么，這款機(jī)械臂能達(dá)到什么水平呢？

成本控制在以內(nèi)

眾所周知，機(jī)械臂的價(jià)格會(huì)隨著精度的提高而上漲。

一款質(zhì)量比較好的工業(yè)六軸機(jī)械臂，精度達(dá)到0.6mm就要上萬(wàn)美元，而精度0.02mm左右的四大系列工業(yè)機(jī)械臂價(jià)格已經(jīng)漲到了上萬(wàn)美元。 。 。

從智慧君的測(cè)試結(jié)果來(lái)看，使用精度為0.01mm的千分表測(cè)量端子重復(fù)性，精度直接達(dá)到了0.02mm左右：

有了這樣的精度，按理說(shuō)機(jī)器人的價(jià)格也不便宜。

不過據(jù)智慧君介紹，整體硬件成本還不到1萬(wàn)元！

當(dāng)然，智慧君也適當(dāng)節(jié)省了成本，包括諧波減速器、機(jī)械臂本體，都是二手的（如果是全新的硬件，成本可能在2萬(wàn)元左右）。

另外，據(jù)志輝君介紹，機(jī)械臂本身的尺寸也很小，所以運(yùn)動(dòng)范圍和精度也相應(yīng)更小、更高（市面上應(yīng)該沒有這么小尺寸、這么高精度的機(jī)器）目前。手臂）。

這樣的機(jī)械臂可以用在哪里呢？

試想一下，如果未來(lái)準(zhǔn)確率不斷提高，遠(yuǎn)程手術(shù)或許也不失為一個(gè)好主意：

有網(wǎng)友更詳細(xì)地想象了使用場(chǎng)景：

即使在偏遠(yuǎn)地區(qū)，各地各大醫(yī)院的醫(yī)生也可以同時(shí)通過遠(yuǎn)程手術(shù)挽救生命； 或利用智能程序設(shè)置進(jìn)行簡(jiǎn)單的皮膚縫合等操作，為醫(yī)生節(jié)省更多時(shí)間。

至于項(xiàng)目本身，有網(wǎng)友調(diào)侃“開源，開動(dòng)腦筋”：

還有一些UP在科技領(lǐng)域的奇幻聯(lián)動(dòng)（手動(dòng)狗頭）：

當(dāng)然，我們也知道，智慧君去年年底就加入了“華為天才少年”。

在智輝君此次的項(xiàng)目中，操作系統(tǒng)和AI計(jì)算平臺(tái)也分別采用了華為鴻蒙和升騰處理器。

就在8月2日，任正非在題為《一代賢才》的演講中盛贊了智慧君的項(xiàng)目，并指出這是華為創(chuàng)新的動(dòng)力：

但對(duì)于2012年的實(shí)驗(yàn)室來(lái)說(shuō)，公司從來(lái)沒有給過你太多的約束。 比如有人在研究自行車自動(dòng)駕駛，公司并沒有限制他。

我們要制造自行車嗎？ 不，這是他掌握的一把“手術(shù)刀”，未來(lái)或許會(huì)發(fā)揮作用，產(chǎn)生巨大的商業(yè)價(jià)值。

接下來(lái)，智慧君打算整理一下這個(gè)項(xiàng)目并開源，已經(jīng)把坑埋了。

對(duì)自制機(jī)械臂感興趣的朋友可以時(shí)不時(shí)蹲一下~

多一個(gè)

這次出品的項(xiàng)目其實(shí)是志輝先生送給自己的生日禮物。

這是我誠(chéng)摯的生日祝福~

項(xiàng)目地址（待整理）：

智慧君機(jī)械臂視頻（已授權(quán)）：

參考鏈接：

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