复刻Dummy机械臂保姆教程
复刻Dummy机械臂保姆教程
本文将详细介绍如何复刻稚晖君的Dummy机械臂，包括零配件采购、软件环境配置、电路测试、组装步骤以及功能测试等。文章结构清晰，内容详尽，包含了具体的硬件连接、软件配置和调试步骤，并配有相关视频和图片辅助说明。对于对DIY机械臂感兴趣的读者来说，具有较高的参考价值。
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
2、安装J2、J3电机和减速器
参考视频：Dummy机械臂——安装J2、J3电机和减速器
3、安装J1、J4和J5
参考视频：Dummy机械臂——安装J1、J4和J5
4、连接J1和J2J3，安装J6电机
参考视频：Dummy机械臂——连接J1和J2J3，安装J6电机
5、安装J5电机及减速器，连接J5和J6
参考视频：Dummy机械臂——安装J5电机及减速器，连接J5和J6
6、连接J3和J4，连接线路
参考视频：Dummy机械臂——连接J3和J4，连接线路
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