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人和人不能一概而論，國慶期間普通人都是想著出去旅游或者宅在家里，但是卻有大佬趁著放假，干出了一臺高精度機械臂，作為自己的生日禮物。
近日，B站科技區(qū)的UP主@稚暉君分享了一則視頻，里面是他在國慶期間自制機械臂的內(nèi)容，視頻中，他展示了如何用這臺機械臂，給葡萄進行縫針的畫面。
更厲害的是，上面縫針的所有過程，都是稚暉君在廁所遠程、實時完成的，讓眾多網(wǎng)友直呼大佬牛逼。
據(jù)稚暉君介紹，為了造出這臺機械臂，花了整整4個月時間，經(jīng)過了150個版本的修改，是目前自制項目中最復(fù)雜的，出于對鋼鐵俠的熱愛，還為這臺機械臂取名為Dummy。
其實在四個月前，稚暉君就憑借一輛可以自動駕駛的自行車登上了熱搜，沒想到僅過了四個月，稚暉君就為我們帶來了更大的驚喜，而且很硬核的是，這臺機械臂從結(jié)構(gòu)設(shè)計、硬件組裝到控制軟件，里里外外都是稚暉君一人完成的，成本只用了1萬塊，網(wǎng)友們評論：“這個機器人的每一個環(huán)節(jié)，拆掉都夠我們一個院當(dāng)畢業(yè)設(shè)計了。”
這臺機械臂是怎么做出來的？
沒有哪個理工男能拒絕一臺自己的機械臂，稚暉君也是如此，之前他淘過一臺二手機械臂，不過并不太滿意，于是就打算自己做一臺，真正的大佬就是這么硬核，但想要幾乎從無到有做出一臺成品，顯然是很困難的，這也是要花費四個月時間的原因。
這臺機械臂屬于小型高精度6軸機械臂，在市面上很少見到，配套資料幾乎為0，各個步驟都需要稚暉君自己動手，他把整個過程分為了三步，包括結(jié)構(gòu)設(shè)計、電子系統(tǒng)和軟件設(shè)計。
一、結(jié)構(gòu)設(shè)計。
結(jié)構(gòu)設(shè)計顧名思義就是設(shè)計機械臂的整體結(jié)構(gòu)，根據(jù)想要實現(xiàn)的參數(shù)功能，如移動精度、自由度、延遲等等，對材料、零部件型號、安裝技術(shù)路線等各方面作出合理的設(shè)計，就如工程里面的制圖步驟。
在對機械臂的結(jié)構(gòu)設(shè)計中，最主要的是解決機器人三大核心零部件伺服電機、驅(qū)動器、減速器的設(shè)計。
一般來說，真正的工業(yè)機器人中采用的都是無刷伺服電機。無刷伺服電機的好處在于動態(tài)響應(yīng)、力矩和精度上都很不錯，但考慮到自己的機械臂結(jié)構(gòu)緊湊，稚暉君采用了步進電機，這類電機的精度最高，但缺點在于高轉(zhuǎn)速下力矩比較小。
為了解決力矩的問題，稚暉君選擇了常用的諧波減速器，其擁有零背隙、高減速比、超小體積等優(yōu)點，可以很好的中和速度高力矩小的問題。在最后的動部分，為了保證精度以及體積的最小化，稚暉君設(shè)計了一個步進電機的一體閉環(huán)驅(qū)動。
二、電子系統(tǒng)
電子系統(tǒng)就是機械臂的電路與控制系統(tǒng)，包括了電源模塊、電機驅(qū)動、計算模塊、通信系統(tǒng)等等。實際上這臺機械臂上光各種型號的MCU就有12個，而且為了使后續(xù)的擴展性足夠強，且交互方面能夠做一些很有意思的創(chuàng)新，在機體上搭載了Wifi，藍牙，2.4G等很多種無線能力。
電路方面最主要的是主控制器和電機伺服驅(qū)動器，其中后者為了電機一體式的驅(qū)動，支持CAN總線和功率機聯(lián)，所以整套系統(tǒng)將所有的6個電機以及末端執(zhí)行器連接起來，僅需要4根線。
控制器是機械臂的小腦，稚暉君使用了之前設(shè)計的機器人開發(fā)框架REF、基于Corte-M4內(nèi)核的MCU，憑借M4自帶FPU和DSP的內(nèi)核，為后面的控制算法中實現(xiàn)涉及到的大量復(fù)雜計算，展現(xiàn)出明顯的效率提升。
三、軟件設(shè)計
軟件設(shè)計就是要為這臺機械臂的控制器添加合適的系統(tǒng)，其核心在于算法，包括運動學(xué)正逆解的算法和動力學(xué)模型的實現(xiàn)。
前者可以告訴我們機械臂的每個關(guān)節(jié)角度和最終末端的位置之間的正逆解求解關(guān)系，后者則用于實現(xiàn)碰撞檢測、柔性控制、力學(xué)反饋等很多功能，這又涉及到大量復(fù)雜的矩陣和偏微分計算，也正因此，機械臂才能做出各種靈活的動作。
此外，為了簡化交互的流程，稚暉君還設(shè)計了命令行、圖形化的上位機、手機端APP以及無線示教固件等等，同時為了與現(xiàn)實操作更加同步，他還將雙目相機、AHRS系統(tǒng)、華為昇騰AI算力平臺集合在一起，設(shè)計了可以“同步現(xiàn)實”的遠程操控方式，這一切都是為了能夠讓機械臂運動自如。
“這個項目表面上看起來是電子和機械，其實背后全是算法和數(shù)學(xué)。”稚暉君這樣總結(jié)道。
世事總是知易行難，稚暉君為了造出這臺機械臂，耗時4個月，經(jīng)歷了150個版本的修改，才終于把一臺二手且完全不夠智能的機械臂變成了一個全新的、附加各種智能功能的新產(chǎn)品，從給葡萄縫針的表現(xiàn)上看，已經(jīng)完全達到了工業(yè)級應(yīng)用的標準，不得不佩服大佬的操作。
如今我國正處于智能制造產(chǎn)業(yè)升級的關(guān)鍵階段，各行各業(yè)對機器人的需求都十分旺盛，在近期的2021世界機器人大會上，工信部副部長辛國斌表示，2020年中國機器人產(chǎn)業(yè)首次突破千億元，中國已成為支撐世界機器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展的中堅力量，中國工業(yè)機器人市場已連續(xù)8年穩(wěn)居全球第一，2020年裝機量占全球總量的44%。
另外，企查查數(shù)據(jù)顯示，我國目前現(xiàn)存機器人相關(guān)企業(yè)30.8萬家。僅2020年我國新增機器人相關(guān)企業(yè)就達6.98萬家，同比增長77.36%，是近十年新增機器人相關(guān)企業(yè)最多的一年。而今年前9個月，我國共新增機器人相關(guān)企業(yè)更是達到了8.59萬家，機器人行業(yè)正走在發(fā)展的快車道上，值此之時，我們也需要更多像稚暉君這樣的高素質(zhì)人才，為國家的產(chǎn)業(yè)升級作出自己的貢獻。
(原標題：華為百萬年薪大佬，國慶造出能給葡萄縫針的機械臂，成本只用1萬元！)
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