给一个人！一条龙！做了一个钢铁侠机器人手臂！

天才少年，一个人变成了一个人。

智慧君一装修，其他科技区的up主们就陆续回到了自己的生活区。这是年轻人对芷惠君的最高褒奖！

国庆期间，华为天才少年智送了一大块:给一个人！一条龙！做了一个钢铁侠机器人手臂！

据说这是他迄今为止的业余项目其中最复杂的就连学生何也在评论区占据了沙发:我擅长吃东西

机械臂的名字也很有意思mdashmdash它叫Dummy，不仅致敬钢铁侠机械臂的愚蠢，还被束缚在机械臂的末端，引导点，暗含孩子气的CDH君的小心思，真是妙哇！

在智慧君这个项目中，操作系统和AI计算平台也使用了华为鸿蒙系统和Ascension Atlas处理器，机身依旧是一抹靓丽的中国红。

在华为，我的心在中国，在弹幕大军中，我感叹智超强的专业能力，把所有的软硬件都拿走，高效的四个月肝脏

使用哔哩哔哩专业演讲。说，这不是一键三连，正如智惠均在《哔哩哔哩动态》中多次说的，要努力做科技与人文交汇处最漂亮的孩子！

主营业务华为AI算法工程师，是副业科技区的UP老板这个博主不简单

路人粉应该知道他身上的标签是最显眼的华为天才少年但关注过他的人都知道，他的标签是对科技的极致热爱

智惠均应该是每一个电子发烧友都渴望却又遥不可及的哥哥但是，他说他不是CS班的他的本科专业是生物医学工程，研究生专业是信息与通信系统18年毕业于中国电子科技大学，之后在OPPO算法岗位工作现为华为AI算法工程师

此外，他也是一位在技术上追求极致的up主从一个动手的大学生分享各种硬件的DIY视频，到分享哔哩哔哩最强的迷你电视，FOC矢量控制器，PocketLCD和自动自行车，他在斜杠路上受到很多网友的追捧

用智惠均自己的话说，做AI算法研究，芯片使能软件栈开发，DSA架构下的稀疏矩阵加速，可视化库的异构加速等但下班后做事对大家来说更有乐趣在这个机械臂的动态中，两个月来，他与粉丝分享了机械臂:的成长记录

8月6日通知下一个项目是机械臂

10号，我和很多网友一起报道了。制作了设计图

接下来的一个月，顺便说一句，加工师傅放慢了进度，等待的时间已经做好了小模块。

日前，加工好的零件终于收到，9月19日，机械臂完整闭环驱动完成。

10月6日全部完成，视频将于10月7日发布。

网友们惊叹智慧君的恐怖之处在于，已经自己完成了所有的细节，建模，算法，电路设计，驱动设计，APP开发，光是执行就足够了！

它的知识覆盖不是用普通的学术方法实现的，华为用天才计划将其收归麾下，想必是看中了他日前，任在中央研究院创新先锋研讨会上与部分科学家，专家和实习生进行了交流

对于2012年的实验室，公司从来没有给过你太多的约束比如有人研究自行车自动驾驶，但公司从来不约束他我们要生产自行车吗不，这是他已经掌握的知识，手术刀，说不定以后会起到什么作用，有什么巨大的商业价值

这个项目看似四个月的工作，但实际上有很多无刷驱动，小电视等前期项目的存款表面上，这个项目是电子和机械的，但在背后，它充满了算法和数学

项目背后，智自己说，他坚持每个项目开源，和大家一起进步。能够通过项目视频向你展示某个方向的技术概况，并且有感觉和兴趣

如何自己打造酷炫的机器人手臂如何在有限的成本下做出市场上精度最高，性能最强，体积最小的机械臂

首先要解决三个问题:机械结构设计，电子系统和软件系统。

1.机械结构设计结构设计首先要解决的是精度问题在机器人的硬件设计中，人们常说机器人的三大核心部件是电机，减速器和驱动器实际工业机器人中使用的电机通常是无刷伺服电机

无刷伺服电机具有良好的动态响应，转矩保持和精度缺点是驱动系统复杂，不适合这种极其紧凑的结构所以智惠均决定在他的计划中使用步行马达这种电机精度最高，但缺点是高速时扭矩相对较小

因此，为了解决扭矩问题，电机通常配备减速器减速器是一种类似汽车的变速箱，用于降低输出速度和增加输出扭矩

目前市场上所有的小型机械臂都使用行星减速器，但在这个项目中，使用的是工业机械臂中最常用的谐波减速器在柔性轮和波发生器的共同作用下，谐波减速器具有无侧隙，减速比高，体积超小等优点，非常适合本工程

谐波减速器的工作原理确定在电机和减速器之后，最后是驱动器为了保证驱动精度，减小体积，智设计了一种一体化闭环驱动的行走电机在第151份设计草案事实上，整个机械臂总共使用了6个电机和6个谐波减速器

同时，为了保证机身的强度和精度，机身主体采用铝制CNC加工，而装饰部件则采用3D打印制作所有的控制电路都集成在主体上，充分考虑了美观

第二，整套电子系统设备的电路设计相当复杂，涉及电源模块，电机驱动和计算模块。

块，通信系统等等。

实际上这台机械臂上光各种型号的MCU就有12个，而且为了使后续的扩展性足够强，且交互方面能够做一些很有意思的创新，在机体上搭载了Wifi，蓝牙，2.4G等很多种无线能力电路方面最主要的是主控制器和电机伺服驱动器，其中后者为了电机一体式的驱动，支持CAN总线和功率机联，所以整套系统将所有的6个电机以及末端执行器连接起来，仅需要4根线

这款驱动器的性能可以说非常暴力，方案使用的是FOC加斩波恒流由于添加了高精度的磁铁编码进行闭环控制，所以不会存在传统步金电机丢步的风险

同时在最高转速和效率方面，也不是3D打印机上那种驱动器能比拟的如果说驱动器是心脏的话，那控制器就是机械臂的小脑了在这个项目中，稚晖君使用了之前设计的机器人开发框架REF，基于Corte—M4内核的MCU提到这，稚晖君还是考量到后期的性能扩展性，凭借M4自带FPU和DSP的内核，为后面的控制算法中实现涉及到的大量复杂计算，展现出明显的效率提升

另外主控制器采用冗余设计除了主控制器REF外，还板载了一个ESP32作为协处理器一方面作为STM32的安全备份，另一方面可以用于提供wifi蓝牙等无线能力

总之为了解决最开始提到的精度和性能问题，解决方案就是:第一，使用步进电机加一体闭环驱动，第二，使用0背隙的谐波减速器第三，在后续的算法实践中进行高精度补偿。

三，软件设计对于机械臂来说，最核心的软件内容在于运动学的正逆解的算法以及动力学模型的实现。

前者告诉我们机械臂的每个关节角度和最终末端的位置之间的正逆解求解关系，后者则用于实现碰撞检测，柔性控制，力学反馈等功能其中涉及到大量非常复杂的矩阵和偏微分计算，也是在项目实现中花费时间最多的部分

而且可以选择多种坐标方式，比如关节坐标，世界坐标系，工具坐标系等所有的姿态结算都是在机械臂内完成第二种交互方式是使用命令行，通过前期设计的REF自带的RPC框架，可以实现更大自由度的机械臂控制和各种参数设置

但是前面两种方式偏极客，对于普通人来说，图形化才是更，阳间，的交互方式于是也实现了对应的图形化上位机在上位机中可以进行傻瓜式的拖拽交互，而且是双向交互

也就是既可以把动作下发给机械臂，也可以在软件中实时同步机械臂的姿态至此，这款机械臂才基本可以满足绝大多数的使用需求这就完了吗相比于上述方案，更优雅的交互方式是什么呢

回到硬件设计阶段，如果合理地设置减速器的减速比，这台机械臂就可以在保持力矩和精度的同时进行反驱，所以获得了一个手动协作示教的功能只需要手动教它一遍运动的流程，它就可以自动学习重复手动示教，其实是很多协作机器人都有的功能，并不算炫酷

值得一提的是开启示教功能的方法，整个机械臂的机身，除了一个电源按钮，没有别的按键，那么如何进行各种功能的切换呢一方面是通过动力学模型进行自动检测，另外可以通过示教器开启

在方案中，稚晖君设计了一个无线智能小终端，也是这台机械臂的伴侣，它可以通过低功耗蓝牙和机械臂进行无感连接，连接之后可以实时显示机械臂的各种状态信息，以及切换各种功能，比如进入示教模式。

还有别的交互方式吗在新方案中，是不是可以结合一些比较前沿的技术，比如AR增强现实技术，在上位机中无法展示真实的环境，实现指哪打哪的效果

当然，只要方案可行，稚晖君就能做出来！但此时，生物学本行的稚晖君想到，机械臂和人类手臂有什么不同人类使用机械臂最符合直觉的方式是什么能不能设计一套系统，把人手臂的动作直接同步到机械臂上面

如何做出一只，优雅，的机械臂。

同步现实！在终极方案中，稚晖君设计了一套装置，由双目相机，AHRS系统，AI算力平台，力传感器和力反馈装置以及通信模组组成。

为了实现机械臂和人手臂动作同步，首先需要获取准确的手部位置和旋转姿态，而这两点分别由双目相机进行目标识别，跟踪定位，以及AHRS系统进行姿态解算来实现。

其中涉及到的AI算法需要高效的计算平台来承载，用是华为昇腾的Atlas边缘计算平台实时位姿势信息经过复杂的坐标换算，以无线的方式发送给机械臂，并由机械臂响应执行，这样的交互极其丝滑

但机械臂的实用性并不体现在动一下而已， 通过在机械臂末端更换不同的效应器，来实现不同的功能，完成不同任务，才是有价值的地方。

比如说安装激光器可以三维雕刻，安装画笔可以书画，安装小型的主轴作为6轴的雕刻机，又或者最常见的，安装夹爪完成各种通用操作。

在末端，稚晖君添加了从ps5手柄拆来的带力反馈的微型夹爪，可以时刻得到夹爪正在抓取东西的力度结合前面说的空间定位系统，又设计了一个手持控制器，包括AHRS装置而末端有一个红外的LED，还可以用于双目相机进行辅助识别

整个链条打通后的效果是，我们不仅可以把动作实时同步到机械臂，还能在控制器这边实时感受到机械臂末端抓取东西的质感，这才是终极的交互形态。

机械臂缝合葡萄皮谈到如何应用，其实并不遥远通过机械臂执行动作，可以达到很多人手无法达到的效果，比如可以进行软件去抖，运动范围的重映射，力矩强增强等，更重要的是远程手术，也不再是难题