复刻Dummy机械臂保姆教程-EW帮帮网

一直想复刻稚晖君的Dummy机械臂，24年11月底终于开始行动，上网学习、材料准备、组装调试前后耗时1个多月，终于在春节前顺利完工，正好用它给大家拜个年。很多同学在咨询细节，这里就整理一份保姆式教程，其中学习借鉴了bilibili的“木子晓汶”“不爱学习任同学”等共享的资料，希望对大家有帮助。

拜年视频：Dummy给大家拜年了

一、零配件采购

Dummy机械臂的配件分为机械臂主体（CNC或3D打印件）、步进电机、谐波减速器、控制电路（Ref主控板、电机控制板）、其它配件（同步轮、皮带、螺丝、线缆等），我这里使用的是CNC，以及成品控制电路（部分代码需要重新烧录）。本文使用的是“木子晓汶”Dummy2全谐波无刷电机版，电路板为V1.01版本。文章最后附有我整理的零配件采购清单。

二、软件环境

1.安装虚拟环境

（1）从网盘下载虚拟机文件。该虚拟文件包括了Dummy编译调试所需使用的软件（包括Ubntu、Clion、CLI-Tool、DummyStudio、Dummy源代码、3D模型等等），相关环境配置也设置好，安装好虚拟机后可直接使用。下载链接：https://pan.baidu.com/s/1f0q63Wy9RGFZxN248lNdEQ?pwd=sz4p 提取码: sz4p

（2）运行安装VirtualBox-7.0.12-159484-Win.exe（按缺省配置安装）

（3）注册安装Ubntu虚拟机，对显示和终端进行配置

（4）解决跨系统复制粘贴问题

“设备”—>“安装增强功能”，打开左边栏“VBox_GAs_7.0.12”，并右键选择在终端打开，运行“sudo ./VBoxLinuxAdditions.run”，然后重启服务，设置“共享粘贴板”—>“双向”即可使用。

2.运行Clion烧录程序

（1）安装Git服务

sudo apt install git

（2）从Git克隆最新代码文件（可选，虚拟机已有Dummy源代码）

git config --global user.name '******'

git config --global user.email '******+******@user.noreply.gitee.com'

git clone https://gitee.com/switchpi/dummy.git

（3）在终端执行“/opt/clion-2023.2/bin/clion.sh”启动Clion

（4）加载程序后就可以进行编译了。

（5）配置烧录环境。配置编译环境OpenOCD，选择执行文件，进入修改配置界面。

选择“+”添加配置，选择“OpenOCD”，然后设置文件名，再设置stlink.cfg文件路径。

如不清楚stlink.cfg文件路径，可回到编译界面直接搜索，或打开终端，找到路径下的stlink.cfg文件，输入pwd并复制路径。再次进入配置界面，把复制的路径粘贴到主板配置文件处，添加文件名stlink.cfg，最后应用保存即可。

（6）烧录程序。使用stlink进行烧录，接线如下（如图）：将ref板的P2插槽的P1(GND)、P2(SWCLK)、P3(SWDIO)分别与stlink的GND、SWCLK、SWDIO脚进行连接。给dummy接上24V电源并打开开关，选择“设备”—>“USB”—>“stlink”，然后即可开始烧录程序。

具体可参见视频：Dummy机械臂——烧录软件

三、电路及电机测试

1、连接ref控制主板

连接开关和24V电源插座，24V接主板电源输入焊点（P3旁边，+号接正），开关灯接主板灯电源焊点（P3旁边）。P3用来接环形LED灯，3个引脚分别为GND、VCC、RGB。

2、连接步进电机主板

将电机按以下顺序与驱动板连接：

42电机（以张大头步进电机为例）

插脚序号	1	3	4	6
引脚	A+	B+	A-	B-
配线颜色	红	黑	蓝	绿

35电机（以张大头步进电机为例）

插脚序号	1	3	4	6
引脚	A+	B+	A-	B-
配线颜色	黑	蓝	绿	红

35电机（以夹爪电机例）

插脚序号
引脚	A+	B+	A-	B-
配线颜色	红	黄	绿	蓝

然后用6P排线（同向线）将ref控制主板P1连接到42步进电机（电机1）主板输入口。电机1到电机2，以及后续店家均使用6P排线（反向线）。注意：不同版本的电机驱动板在使用同向或反向线时可能会有所不同，具体要查看电路或咨询卖家。

同向线：

反向线：

3、校准电机

开机后Led1、Led2常亮，长按K1键松开后电机自动左右旋转，后Led2灯由闪烁变为常亮，表示完成校准。单按一下K1键，电机进入使能状态，Led1亮、Led2灭，再次单按一下K1键，电机解锁，Led1、Led2均亮。

以上操作可在机械臂组装完成后再进行。

4、设置电机顺序

通过S1跳线的ID1、ID2、ID3来设置驱动板对应电机的顺序，分别设置为001、002...110，如下表：

	ID4	ID3	ID2	ID1
J1				ON
J2			ON
J3			ON	ON
J4		ON
J5		ON		ON
J6		ON	ON

5、连接并测试电路

参考视频：Dummy机械臂——电路连接测试

6、组装安装电机和驱动板

参考视频：Dummy机械臂——安装电机控制板

四、组装谐波减速器

首先需要安装1、4号电机减速器。在谐波减速器上放置密封环，并在腔体内均匀抹上适量润滑油，将钢轴插入柔轮内拧紧螺丝固定，在钢珠上抹上少许润滑油，然后将柔轮一边旋转一边插入谐波减速器腔体。

参考视频：Dummy机械臂——安装1、4号电机减速器

五、安装机械臂各关节

1、安装基座部分

（1）安装J1谐波减速器

（2）安装控制面板

（3）安装底座

参考视频：Dummy机械臂——安装底座J1电机、主控板和面板

7、底座固定

将机械臂底座固定在木板或铝板上，防止运动过程中倾倒。

8、连接电缆并检查测试

按电路测试时的顺序连接各电机驱动板和主控电路。

六、功能测试

1、CLI-Tool配置使用

（1）选择串口设备，“设备”—>“USB”—>“Robot Embedded Framework REF 1.0 CDC Interface”（注意这里USB有正反，如USB插反了会找到CPR2102串口）

（2）启动CLI-Tool

cd CLI-Tool/

python3 run_shell.py

启动后需稍等一段时间，当系统显示“Connect to Dummy-Robot......”即可开始输入控制命令。

（3）命令行控制

输入“dummy0.”按Tab键，右侧将出现命令行提示，根据需要调用。常用控制命令如下：

dummy0.robot.calibrate_home_offset //校准

dummy0.robot.joint_1.set_position_with_time //控制第1关节运动

dummy0.robot.joint_all //所有关节

dummy0.robot.move_j //关节坐标系

dummy0.robot.move_ i //世界坐标系

dummy0.robot.reboot //重启

dummy0.robot.resting //回位

dummy0.robot.set_enable //电机使能

dummy0.robot.joint_1.apply_home_offset //设置关节1电机初始位置

dummy0.robot.joint_1.do_calibration //关节1电机校准

dummy0.robot.joint_1.set_dce_kd(_ki _kp _kv) //设置关节1电机PID

......

2、DummyStudio使用

启动DummyStudio选择“连接机器人”进入命令行模式。

（1）命令行模式：

!HOME

进入HOME状态（7字型）

!START

进入使能状态

!DISABLE

退出使能状态

!RESET

回到初始（折叠）状态

&0,25,108,0,50,0,

各关节转动角度。关节1:0度；关节2：25度；关节3：108度；关节4：0度；关节5：50度；关节6：0度

（2）图形模式：

先进入命令行模式，执行!START命令使电机处于使能状态，关闭命令窗口后就可以通过右下方的滑块操作各关节运动（先选中关节轴手动），按“复位”可回到“7”字状态。

3、电机参数修正

如发现关节电机转动方向反了，可通过修改对应电机的“true”“false”值来调节，另外还要根据实际使用的谐波减速器减速比设置对应电机的数值（除了电机6，我都设置为50）。完成设置后需重新编译并烧录软件。

DummyRobot::DummyRobot(CAN_HandleTypeDef* _hcan) :
    hcan(_hcan)
{
    motorJ[ALL] = new CtrlStepMotor(_hcan, 0, false, 1, -180, 180);
    motorJ[1] = new CtrlStepMotor(_hcan, 1, true, 50, -170, 170);
    motorJ[2] = new CtrlStepMotor(_hcan, 2, false, 50, -73, 90);
    motorJ[3] = new CtrlStepMotor(_hcan, 3, true, 50, 35, 180);
    motorJ[4] = new CtrlStepMotor(_hcan, 4, false, 50, -180, 180);
    motorJ[5] = new CtrlStepMotor(_hcan, 5, true, 50, -120, 120);
    motorJ[6] = new CtrlStepMotor(_hcan, 6, true, 10, -720, 720);
    hand = new DummyHand(_hcan, 7);

    dof6Solver = new DOF6Kinematic(0.109f, 0.035f, 0.146f, 0.115f, 0.052f, 0.072f);
}

4、电机PID参数调整

如在实际调试过程中，发现某些关节出现抖动，可通过命令调整该关节电机PID参数，直到抖动消失。可使用CLI-Tool下的“dummy0.robot.joint_1.set_dce_kd(_ki _kp _kv)”命令进行设置（joint_1表示1号关节，依次类推）。

七、其他

1、主要配件清单：

主要配件采购清单

2、关于3D打印

组装所需的3D打印件可以自己打印，也可以在淘宝找商家打印，除CNC外，需要打印的部件如下：

需3D打印部件

由于我选择的电机和谐波减速器尺寸与原底座不太匹配，固增加了底座的高度，这是加厚型底座3D模型：修正后底座3D模型

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