別人的國慶節，硬生生造了一隻鋼鐵俠的機械臂！

依舊是來自華為天才少年稚暉君，還是他迄今為止搞的專案中，最複雜的那種。

來吧，展示 —— 給葡萄縫針：

在“葡萄包紮術”後，原本裂開小口的它，變成了這個樣子：

劃個重點：

上面的所有過程，可以在廁所遠端、實時完成！

它的名字也非常有趣 —— 叫做 Dummy。

但畢竟頭頂著“B站野生鋼鐵俠”光環的稚暉君，都說這是自己最複雜的專案（耗時 4 個月），硬核程度定然不僅於此。

真實情況是 —— 這臺機械臂，裡裡外外全部出自稚暉君之手！

（友友們，又是被稚暉君破防的一天）

於是乎，很自然的，彈幕再次被網友刷瘋，來感受一下這個 feel（滿屏的“國粹”）：

甚至連行內人都發出了驚歎：

（注：本文內容已經過稚暉君授權）

真正的機械臂該有的樣子

稚暉君想要打造的機械臂，是具備多種互動方式的。

例如把剛才機械臂的末端，換成“力反饋夾爪”，就秒變成了可以夾薯片的機械臂：

除了“力反饋夾爪”，若是換成不同效應器，那可以實現的結果也會不同：

• 安裝“鐳射器”，就可以實現三維雕刻

• 安裝“畫筆”，就可以進行書畫

• 安裝小型的“主軸”，可以作為 6 軸的雕刻機

而上面展示的這一切，均是 —— 同步現實！

除此之外，稚暉君還做了許多不同的互動方式。

例如結合比較前沿的技術，增強現實（AR）—— 真正的“指哪打哪”了。

還有通過示教器來開啟的方式。

而這個示教器也是出自稚暉君之手，用他的話來說就是：

有我的地方就有螢幕。

這便是稚暉君設計的無線智慧小終端，也是這臺機械臂的“伴侶”了。

它可以通過低功耗藍芽和機械臂進行無感連線，而在連線之後，就可以實時顯示機械臂的各種狀態資訊、切換各種功能了。

當然，稚暉君也做了較為“陽間”的圖形化方式。

而較為極客的 2 兩種方法：通過串列埠和命令列，也有的哈。

這樣的野生鋼鐵俠機械臂，究竟是怎麼“煉成”的？

如何打造鋼鐵俠的機械臂？

這臺看起來很酷炫的“手子”，屬於小型高精度 6 軸機械臂。

整體來說，機械臂的打造主要分為四大部分：機械臂設計、閉環伺服、控制器和空間定位裝置，分別對應機器人的軀幹、心臟、小腦和眼睛。

機械臂設計，指機械臂的“軀幹”，讓機械臂能穩定運動的必要步驟，包括機械分析、外觀設計（3D 建模）、選材等。

當然，這裡的設計並不那麼容易。光是版本稿，就多達 150 多版：

為了確保穩定 + 便宜美觀，最後的機械臂主體採用了鋁 CNC（數控）加工（確保穩定），裝飾再採用 3D 列印進行製作（節省成本）。

其中，CNC 部分是稚暉君拜託“家裡有廠”的 UP 主 @XIKII 拆機狂魔你西哥 幫忙製作的，全部的 8 個金屬件一共耗時半個月：

最後的外觀設計出來，是醬嬸的（中國紅 & 鋼鐵俠紅），別說還挺好看：

閉環伺服，也就是機械臂的“心臟”，用來提供讓機械臂幹活的動力。

具體來說，軟體上包括 FOC 演算法、絕對值編碼器 & PID 演算法，CAN 匯流排通訊協議等部分，硬體上，除了電機等材料的選用，還包括散熱等細節。

通常來說，機械臂會採用無刷伺服電機，但這裡它的體積確實比較大。

由於稚暉君想做比較小巧的機械臂，所以最後採用了步進電機，搭配 0 背隙諧波減速器，單個驅動效果做出來是這個樣子的：

既然是 6 軸，最後整體採用了 6 個步進電機 + 6 個諧波減速器，搭配軟體設計構成了機械臂的“心臟”。

控制器，指機械臂的“小腦”，用來操控機械臂的動作、來實現各種功能。

除了原理上需要掌握運動學、動力學分析以外，在軟硬體上還需要掌握電路設計、通訊和電源管理等額外的“斜槓”技能。

事實上，光是微控制單元（MCU），這臺機械臂上就多達 12 個。

其中，主控制器（採用冗餘設計）和電機伺服驅動器（支援 CAN 匯流排 & 功率機聯）的設計如下：

至於電路設計，也比想象中要更加複雜，畢竟要想達到上述“多控制”功能的話，除了命令列控制以外，藍芽、無線通訊的相關軟硬體也需要進行考慮。

沒錯，除了有線控制以外，藍芽、WiFi、2.4G 同樣能控制這臺機械臂~

最後就是空間定位裝置了，也就是機械臂的“眼睛”，用來讓機械臂“看見”、並操作需要完成的任務。

這裡麵包括我們常見的雙目視覺演算法、AHRS 系統和力感測系統等，都在這一步完成。

沒錯，稚暉君設計的機械臂並非只能做“輸入任務並完成”的簡單操作，而是一臺真正能夠從多個角度接收任務、並實時處理的“智慧機械手”。

簡單來說，就是用雙目視覺演算法識別，再用 AI 演算法實現姿態估計之類的操作：

搭載到機械臂上後，“手子”就能根據人的動作，完成一系列複雜的操作（控制器改自 PS5 手柄）：

當然，經過軟體去抖、運動範圍重對映、力矩強增強等操作後，機械臂能完成比手精度更高的操作（手抖玩家福音）。

最後，就是將這幾部分的軟體演算法和硬體組裝起來，進行除錯：

最後的成品效果是這樣的，非常靈動：

那麼，這臺機械臂究竟能達到一個什麼水平呢？

成本控制在 1 萬以內

眾所周知，機械臂的價格會隨著精度的提升蹭蹭上漲。

一臺質量比較好的、精度為 0.6mm 的工業 6 軸機械臂，價格會達到幾萬元左右，而精度在 0.02mm 左右的四大家族的工業機械臂，價格單位則直接漲到了幾萬美元。

從稚暉君測試結果來看，精度為 0.01mm 的百分表，進行末端重複精度測量，精度直接達到了 0.02mm 左右：

這樣的精度，按理說機器人的價格也不菲。

然而，據稚暉君表示，Dummy 的整體硬體成本，計算下來不到 1 萬元！

當然，稚暉君也適當地節省了成本，包括諧波減速器和機械臂本體，就都是二手的（如果是全新的硬體，成本可能需要 2 萬元左右）。

除此之外，據稚暉君表示，這臺機械臂本身體積也很小，所以運動範圍和精度也相應變小和變高了（目前市面上應該是沒有體積這麼小、精度這麼高的機械臂）。

這樣的機械臂，究竟可以用在哪裡呢？

大膽想象一下，未來如果繼續提升精度，遠端手術也未嘗不可：

還有網友更具體地設想了一下使用場景：

即使在偏遠的地方，各地大醫院的醫生也能通過遠端手術，同步實現救人；或是利用智慧程式設定，實現簡單的縫皮等操作，為醫生節省更多時間。

對於專案本身，有網友調侃“開源一下腦子”：

也有一些科技區 UP 的夢幻聯動（手動狗頭）：

當然，我們也知道，稚暉君已經於去年年底加入了“華為天才少年”。

而這次稚暉君的專案，作業系統和 AI 計算平臺也分別都用上了華為鴻蒙和昇騰 Atlas 處理器。

就在 8 月 2 日，任正非還在題為「江山代有才人出」的演講中表揚了稚暉君的專案，指出這是華為創新的動力：

但對於 2012 實驗室，公司從未給過你們過多約束。比如，有人研究自行車的自動駕駛，公司沒有約束過他。

我們要生產自行車嗎？沒有啊。這是他掌握的一把“手術刀”，或許以後會發揮什麼作用，產生什麼巨大的商業價值。

接下來，稚暉君計劃將專案進行整理後開源，目前已經在 GitHub 上放了一個坑。

對自制機械臂感興趣的小夥伴，可以不定期去蹲一蹲了~

One More Thing

此次製作的專案，其實也是稚暉君給自己的一份生日禮物。

在此祝上真摯的生日祝福~

專案地址（待整理）：

https://github.com/peng-zhihui/Dummy-Robot

稚暉君機械臂視訊（已授權）：

https://www.bilibili.com/video/BV12341117rG

參考連結：

http://www.chinanews.com/business/2021/09-14/9565404.shtml