# 3D打印6轴机械臂

**Repository Path**: mymcu/tiny-6arm

## Basic Information

- **Project Name**: 3D打印6轴机械臂
- **Description**: 使用42和57闭环步进电机制作的6轴机械臂，用同步带代替减速器的低成本解决方法，臂长450mm和750mm，最大负载2.5kg，精度0.5mm，制作成本5000元以内。可以触控屏示教，自写逆向运动算法，已支持关节运动指令和直线运动指令
- **Primary Language**: C
- **License**: AGPL-3.0
- **Default Branch**: master
- **Homepage**: None
- **GVP Project**: No

## Statistics

- **Stars**: 0
- **Forks**: 173
- **Created**: 2025-04-21
- **Last Updated**: 2025-04-21

## Categories & Tags

**Categories**: Uncategorized

**Tags**: None

## README


### 一、机械臂简介

机械制作方面采用铝型材、3D打印、同步带和步进电机，低成本的制作方案。控制器方面，使用esp32s3芯片，带有WiFi蓝牙功能。可以输出100KHZ脉冲，支持关节运动和直线运动指令，150mA 8路输出，6~36V 8路输入，带光耦隔离。编程方面，采用blockly可视化编程，使用手机或平板就可以完成编程。

![输入图片说明](%E5%9B%BE%E7%89%87/1452.png)


### 二、制作过程




#### 1.机械部分

首先使用FreeCAD软件进行3D模型图绘制。FreeCAD是一个开源的3D设计软件，可以免费使用，方便二次开发，支持运动仿真和简单的有限元仿真。我使用它来设计我的机械臂。其中前三关节采用双电机结构，也就是说一个关节有两个电机，这样平衡的设计既提高了负载能力，也提高了精度和稳定性。现在这台机械臂拥有3kg负载能力和0.5mm的重複定位精度，以及765mm的臂长。

![输入图片说明](%E5%9B%BE%E7%89%87/%E6%9C%BA%E6%A2%B0%E8%87%82%E7%94%B5%E6%9C%BA%E7%BB%93%E6%9E%84.png)

#### 2.控制器部分




##### 2.1 主控制器

主控制器采用ESP32-S3芯片，ESP32-S3芯片带有WiFi蓝牙功能，双核，240Mhz频率，45 个可编程 GPIO。性能可以满足机械臂运行算法，设计了6个脉冲控制接口，可以控制6轴机械臂。8路输入和8路输出，带光电耦合起到保护电路的作用，方便外接电磁阀。

![输入图片说明](%E5%9B%BE%E7%89%87/SCH_Schematic1_0-P1_2022-07-15.png)

![输入图片说明](%E5%9B%BE%E7%89%87/IMG_20220505_170758.jpg)

##### 2.2 电机驱动部分

步进电机驱动采用TB67S109AFTG芯片，支持最大4A电流。控制芯片使用ESP32-C3，支持脉冲控制和CAN通信控制。磁编码器使用MT6816CT-ACD，14位单圈绝度编码器，最高精度可达0.02°。


![输入图片说明](%E5%9B%BE%E7%89%87/SCH_Schematic2_0-P1_2022-07-15.png)

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##### 2.3 软件部分




主控板程序是基于开源micropython的，它实现了使用python语言就可完成单片机程序开发。驱动板编程是基于ESP-IDF库编写的C语言程序。手机控制软件是基于开源blockly和bipes编写的。


软件下载时使用USB转串口下载，电机驱动板下载前按住按键然后上电进入下载模式，下载完成后需要校准编码器。校准方法是：电机无负载上电 >> 蓝色LED亮时按住按键 >> 进入自动校准模式。

| 电路板        | 程序        | 固件 |
|-----------|--------------|-------|
| 控制器 | robot.c   | robot.bin   |
| 1-1轴 | step1-1.c  | step1-1.bin |
| 1-2轴 | step1-2.c  | step1-2.bin |
| 2-1轴 | step2-1.c  | step2-1.bin |
| 2-2轴 | step2-1.c  | step2-2.bin |
| 3-1轴 | step3-1.c  | step3-1.bin |
| 3-2轴 | step3-2.c  | step3-2.bin |
| 4-1轴 | step4-1.c  | step4-1.bin |
| 5-1轴 | step5-1.c  | step5-1.bin |
| 6-1轴 | step6-1.c  | step6-1.bin |


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### 三、使用说明

注意：用手拖动到初始位置再通电，此时作为坐标原点。


#### 3.1 手机或平板编程

![输入图片说明](%E5%9B%BE%E7%89%87/%E7%BC%96%E7%A8%8B%E8%AF%B4%E6%98%8E.png)

#### 3.2 电脑编程（Thonny软件）

![输入图片说明](%E5%9B%BE%E7%89%87/%E7%BC%96%E7%A8%8B%E8%AF%B4%E6%98%8E-%E7%94%B5%E8%84%91.png)

#### 3.3 RS485通信

控制板带有RS485通信接口，可以使用modbus协议控制和读取机械臂的状态

默认参数：波特率：9600，数据位：8，校验：无，停止位：1，modbus站口：1

| 地址        | 读/写       | 说明       |
|-----------|--------------|-------|
| 0~99   |     读/写        |   系统变量，支持断电保存 |
| 100~149   |     读/写        |   未使用  |
| 150   |     读/写        |   机械臂全局速度 |
| 151   |     读        |   机械臂实时速度    |
| 152   |     读/写        |   机械臂目标速度    |
| 153   |     读        |   机械臂实时加速度    |
| 152   |     读/写        |   机械臂目标加速度    |
| 160~165   |     读        |   机械臂6个关节实时脉冲数  |
| 170~175   |     读/写        |   机械臂6个关节目标脉冲数  |
| 180~185   |     读        |   机械臂6个关节实时力矩  |
| 190   |     读/写        |   设置modbus波特率： 0:9600, 1:19200, 2:38400, 3:57600, 4:112500 |
| 191   |     读/写        |   设置modbus数据位： 0:8位,  1:7位 |
| 192   |     读/写        |   设置modbus校验： 0:无校验, 1:奇校验, 2:偶校验|
| 193   |     读/写        |   设置modbus停止位： 0:1位,  1:2位 |
| 194   |     读/写        |   设置modbus站口，默认是1，  范围：1~256 |

### 四、项目收入

| 时间        | 收入类型         | 金额（元） |
|-----------|--------------|-------|
| 2021-2022   |     嘉立创-星火计划金奖        |   10000|
| 2021-2022   |     用户咨询赞助         |   500    |
| 2021-2022 | 哔哩哔哩视频       |  100   |
| 2020-2021 | 贸泽电子-短视频大赛金奖 | 2000  |
| 2020-2021 | 用户咨询赞助       | 200   |
| 2020-2021 | 哔哩哔哩视频       | 200   |