稚晖君一更新，其他高新科技区UP主纷纭回到生活区。这就算是年轻人对稚晖君的最高嘉奖了！

国庆期间内，华为天才少年稚晖君奉上一份大件：一人！一条龙！制了一只钢铁侠的机器臂！

听说这是他迄今为止的“业余项目”中最庞杂的一个。连何同砚都在批评区占领沙发：我佳肴。

机器臂的名字还特别很是风趣——叫做Dummy，不但致敬钢铁侠的机器臂笨笨，仍是绑定到机器臂的终端上的“引诱点”，暗含稚晖君的小心思，实在是妙哇！

此次稚晖君的项目，操作系统和 AI 较量争论平台还离别都用上了华为鸿蒙和昇腾 Atlas 处理器，机身仍是一抹靓丽的中国红。身正在华为，心正在中华，正在弹幕雄师感慨稚晖君软硬件通吃的超强专业本领和连干四个月的高效“肝”本领的与此同时，还对这位天才少年的人文素养竖起大拇哥！用B站“专业话术”说，这不得不“一键三连”！

正如稚晖君屡次正在B站静态中示意：要起劲成为高新科技和人文交叉口最靓的仔！

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主业华为AI算法工程师，副业高新科技区UP主，这届的博主不简单

路人粉该当了解，他身上的标签，最显眼的“华为天才少年”。然则存眷过他的人却了解，他的标签，是对高新科技的极致酷爱。

稚晖君应该是每个电子爱好者所憧憬然则又渴望而弗成及的大佬。但他默示本身算不上CS科班，本科是生物医学工程专业，研究生是信息取通信体系专业，18年卒业于电子科技大学，以后进入OPPO算法岗事情，今朝已经是华为AI算法工程师。

除此之外，他照样一名技能寻求极致的UP主，从一个喜好着手的大学生分享种种硬件DIY视频，到分享B站最强小电视、FOC矢量控制器、PocketLCD，主动行驶自行车，正在斜杠的路上受到浩繁网友青睐。

用稚晖君本人的话而言，上班干AI算法研讨，芯片使能软件栈开辟，DSA架构下稀少矩阵加快，视觉库异构加快之类的，可是放工干的器械对各人而言更好玩。

正在这款机器臂的静态中.整整两个月，他取粉丝一同分享机器臂的长成纪录：

8月6号预报“下一个项目是机器臂”

10号的取浩繁网友报备“已出设计图”

在这里以后的一个月中，顺便吐槽一下加工师傅拖慢进度，等候的工夫曾经做出小模块

9月17号终究收到加工件，19号完成机器臂的整套闭环驱动

10月6号全数竣工，7号出视频

网友赞叹稚晖君的可骇的地方在于：一个人完成了全部细节，建模，算法，电路设计，驱动设计，APP开辟，单拎出来充足做个毕设了！

其常识覆盖面并不是靠一般的学业体例实现，被华为以天才方案归入麾下，想必便是看中他这一点。

正在8月2日，任正非正在中央研讨院立异前锋座谈会上取部门科学家、专家、实习生的讲话中说到：关于2012实验室（华为的总研讨组织），公司从未为过你们过量束缚。比方，有些人研讨自行车的自动驾驶，公司没有束缚过他。我们要出产自行车吗？没有啊。这是他控制的一把“手术刀”，也许之后会阐扬什么作用，发生什么宏大的商业价值。

这个项目看上往是四个月的事情，事实上有之前无刷驱动、小电视等项目标大批沉淀。表面上看起来是项目是电子和机器，背后满是算法和数学。正在项目背后，稚晖君本身示意，保持每一个项目开源，取大师一同提高。可以经由过程一个项目视频带大师概览某一个标的目的的技能，有了对该行业的sense和乐趣以后，再鼓励大师往自立进修，这相比于独乐乐多是更有意义的事情。

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若何做出一只“松散”的机器臂

若何本人制一台很酷的机器臂呢？如安在本钱有限地情况下制出市面上精度最高、性能最强、体积最小的机器臂？

首先要处理三个题目：机器结构设计、电子体系、软件体系。

一、机器结构设计

结构设计中首先要办理的是精度题目，正在机器人的硬件设计中，常说的机器人三大核心部件是机电、减速器、驱动器。

真正的工业机械人中运用的机电普通是无刷伺服机电。无刷伺服机电不论是正在静态相应，力矩连结，精度各方面皆异常优异。错误谬误是驱动体系比较复杂，不适合用正在本次那样极端松散的布局中。

因而稚晖君的计划中，决意利用步行机电。这种机电的精度最高，但错误谬误在于高转速下力矩比较小。所以为了处理力矩的题目，一样平常会给机电装备减速器。

减速器便是相似汽车的变速箱，是适用于低落输出的转速，而成倍增加输出力矩。现正在市面上的小型机器臂运用的全是行星减速器，而正在本次项目中，运用了工业机器臂内里最常用的谐波减速。正在柔性轮和波发生器的相互作用下，谐波减速器具有零背隙、高减速比，超小体积等长处，异常实用本项目。

正在机电和减速器肯定后，最终是驱动器。一样为了包管驱动精度和体积的最小化，稚晖君设计了一个步行机电的一体闭环驱动。

正在“第151个设计稿”上，整只机器臂一共运用了6个机电，6个谐波减速器。与此同时为了包管机身强度和精度，机身的主体采纳铝CNC加工，而粉饰的组件则运用3D打印建造。所有的控制电路皆集成正在本体上且充分考虑美妙。

两、电子体系

整套设备的电路设计相称庞大，触及了电源模块、机电驱动、测算模块、通信体系等等。事实上这台机器臂上光种种型号的MCU就有12个，并且为了使后续的扩展性充足强，且交互层面可以干一些很有意义的立异，正在机体上搭载了Wifi，蓝牙，2.4G等很多无线本领。

电路层面最主要的是主控制器和机电伺服驱动器，个中后者为了机电一体式的驱动，支撑CAN总线和功率机联，所以整套体系将所有的6个机电和末了执行器连接起来，仅需求4根线。这款驱动器的性能可以说特别很是暴力，计划运用的是FOC加斩波恒流。因为加加了高精度的磁铁编码举行闭环控制，所以不容易存正在传统步金机电丢步的风险。与此同时正在最高转速和效力层面，还不管是3D打印机上那种驱动器能对比的。

如果说驱动器是心脏的话，那节制器便是机器臂的小脑了。正在这个项目中，稚晖君使用了之前设计的机器人开辟框架REF、基于Corte-M4内核的MCU。提到这，稚晖君照旧考量到后期的性能扩展性，凭仗M4自带FPU和DSP的内核，为后面的节制算法中实现涉及到的大批庞杂测算，展现出显明的效力提拔。别的主节制器接纳冗余设计。除主节制器REF外，还板载了一个ESP32作为协处理器。一方面作为STM32的平安备份，另一方面能够适用于供应wifi蓝牙等无线本领。

总之为了办理最入手下手提到的精度和性能题目，办理方案便是：

第一，运用步进机电加一体闭环驱动，

第二，利用0背隙的谐波减速器

第三，正在后续的算法实践中开展高精度抵偿。

三、软件设计

关于机器臂来讲，最中心的软件内容正在于运动学的正逆解的算法和动力学模子的实现。前者通知我们机器臂的每一个枢纽角度和终极结尾的位置之间的正逆解求解干系，后者则适用于实现碰撞检测，柔性掌握，力学反应等功能。个中涉及到大批非常复杂的矩阵和偏微分较量争论，也是正在项目实现中耗费时候最多的部门。并且能够挑选多种坐标方法，例如枢纽坐标、天下坐标系、东西坐标系等。所有的姿势结算全是正在机器臂内完成。

第二种交互体式格局是利用命令行，经过前期设计的REF自带的RPC框架，能够实现更大自由度的机器臂节制和种种参数设置。

可是前面两种方法偏偏极客，关于普通人来讲，图形化才是更“阳世”的交互方法。

因而还实现了对应的图形化上位机。正在上位机中能够举行傻瓜式的拖拽交互，并且是双向交互。还便是既能够把行动下发给机器臂，还能够正在软件中实时同步机器臂的姿势。至此，这款机器臂才根本能够满意绝大多数的利用需求。

这就完了吗？相比于以上计划，更文雅的交互方法是什么呢？

当然是软件皆不消翻开，所见即所得--示教体系！

回到硬件设计阶段，若是合理地设置减速器的减速比，这台机器臂就能够正在连结力矩和精度的与此同时开展反驱，所以获得了一个手动合作示教的功用。只需要手动教它一遍活动的步骤，它就能够主动进修反复。

手动示教，其实是许多合作机器人皆有的功用，并算不上炫酷。值得一提的是开启迪教功用的要领，全部机器臂的机身，除一个电源按钮，没有其余按键，那末若何举行种种功用的切换呢？

一方面是经由过程动力学模子举行自动检测，别的能够经由过程示教器开启。正在计划中，稚晖君设计了一个无线智能小终端，也是这台机器臂的朋友，它能够经由过程低功耗蓝牙和机器臂举行无感衔接，衔接以后能够实时表现机器臂的种种状况信息，和切换种种功效

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若何做出一只“文雅”的机器臂？

同步实际！

正在最终计划中，稚晖君设计了一套安装，由双目相机、AHRS体系、AI算力平台、力传感器和力反馈安装和通信模组构成。

为了实现机器臂和人手臂举措同步，首先须要猎取精确的手部位置和扭转姿势，而这两点分别由双目相机举行目的辨认、跟踪定位，和AHRS体系举行姿势解算来实现。

个中涉及到的AI算法需求高效的测算平台来承载，用是华为昇腾的Atlas边沿测算平台。实时位姿态信息经由庞大的坐标换算，以无线的体式格局发送给机器臂，并由机器臂相应履行，那样的交互极为丝滑。

但机器臂的实用性其实不体现正在动一下罢了， 根据正在机器臂结尾改换不一样的效应器，来实现不一样的功用，完成不一样使命，才是有价值的中央。比如说安装激光器能够三维雕镂、安装画笔能够书画、安装小型的主轴作为6轴的雕镂机，又大概最普遍的，安装夹爪完成各类通用操纵。

正在末尾，稚晖君加加了由ps5手柄拆来的带力反馈的微型夹爪，能够时刻获得夹爪正正在抓取器材的力度。联合前面说的空间定位体系，又设计了一个手持控制器，包罗AHRS装配。而末尾有一个红外的LED，还能够适用于双目相机开展帮助辨认。

全部链条买通后的结果是，我们不只能够把行动实时同步到机器臂，还能在控制器这边实时感受到机器臂末了抓取工具的质感，这才是最终的交互形态。