myArm 全新七軸桌面型機(jī)械臂

引言
在不斷演進(jìn)的科技世界中，我們始終追求創(chuàng)新和卓越，以滿足客戶的需求并超越他們的期望。今天，我們很高興地宣布我們的最新產(chǎn)品——myArm 300 Pi，一款七軸的桌面型機(jī)械臂。這款產(chǎn)品的獨(dú)特之處在于其靈活性和可編程性，以及它的工作半徑和嵌入式控制主板的選擇。在本文中，我們將詳細(xì)介紹myArm 300 Pi的特性和功能，并將其與我們的六軸機(jī)械臂進(jìn)行比較，以便您更好地理解我們的新產(chǎn)品以及它如何滿足您的需求。

Introduction
myArm 300 Pi是一塊全新的7自由度的中心對(duì)稱構(gòu)型協(xié)作機(jī)械臂，設(shè)計(jì)風(fēng)格延續(xù)了myCobot系列的小巧輕便的特點(diǎn)。myArm搭載著7個(gè)高精度的伺服電機(jī)，使得最大工作半徑300mm，末端最大負(fù)載成都能夠達(dá)到200g，重復(fù)定位精度最高達(dá)到了±0.5mm。

myArm 300 Pi的控制主板采用了樹莓派4B 4G，這是一種廣受歡迎的微型計(jì)算機(jī)，因其強(qiáng)大的性能和靈活的編程環(huán)境而備受贊譽(yù)。這意味著用戶可以使用多種編程語言來控制myArm 300 Pi，包括Python、C++、Java等，極大地提高了使用者的便利性和靈活性,它還支持ROS1/ROS2 在ROS操作系統(tǒng)中提供了許多功能，例如路徑規(guī)劃，避障，三維感知等。

可能你會(huì)問為什么要出一個(gè)7自由度的機(jī)械臂呢？6個(gè)自由度的機(jī)械臂不已經(jīng)是模擬人們手臂的關(guān)節(jié)了嘛？接下來跟隨著我們一起來探討為什么要有7個(gè)自由度的機(jī)械臂。

6自由度的機(jī)械臂和7自由度的機(jī)械臂有什么區(qū)別？
接下來我們主要從四個(gè)方面來介紹6自由度的和7自由度的機(jī)械臂有什么區(qū)別。

自由度
顧名思義，從數(shù)量上七自由度的機(jī)械臂會(huì)比六自由度的機(jī)械臂多一個(gè)可以活動(dòng)的關(guān)節(jié)。在大多數(shù)情況下，一個(gè)六軸機(jī)械臂具有完成其任務(wù)所需的最小自由度，三個(gè)自由度用于空間位置定位，另外三個(gè)自由度用于末端執(zhí)行器的定位方向。而七軸機(jī)械臂是一個(gè)冗余的機(jī)器人，它同樣有3個(gè)軸用于定位，三個(gè)軸用于定向，多的一個(gè)軸通常用于提供更多的靈活性和運(yùn)動(dòng)自由度。（冗余機(jī)器人是指超過了完成特定的任務(wù)所需的最小的自由度的機(jī)器人）

復(fù)雜的動(dòng)作
這兩種機(jī)械臂最大的一個(gè)特點(diǎn)是，7軸機(jī)械臂可以在做一些復(fù)雜的動(dòng)作，保持末端的三維結(jié)構(gòu)不變的情況下變換到另一個(gè)構(gòu)型。而六軸機(jī)械臂是做不到的，六軸機(jī)械臂在同一個(gè)位置進(jìn)行工作的時(shí)候，有時(shí)候會(huì)整個(gè)機(jī)械臂扭到另一邊。

就如圖中所顯示的一樣，只是簡(jiǎn)單的平移一個(gè)位置，機(jī)械臂的整體會(huì)進(jìn)行一個(gè)大的結(jié)構(gòu)變化。這是因?yàn)?軸機(jī)械臂關(guān)節(jié)的限制所導(dǎo)致的一個(gè)結(jié)果。（圖中的是myCobot 280 一個(gè)六軸的機(jī)械臂）

我們?cè)倏磎yArm同樣的效果是怎樣的，保持機(jī)械臂末端的位置不進(jìn)行大幅的改變。

這個(gè)動(dòng)作是7軸機(jī)械臂能夠做到的特別的運(yùn)動(dòng)軌跡，另一種說法叫冗余機(jī)械臂，可以在保持末端坐標(biāo)位置的同時(shí)，機(jī)械臂的整體可以進(jìn)行大幅度的改變，這是6軸機(jī)械臂做所不到的復(fù)雜動(dòng)作。還有一些特別的動(dòng)作是7軸才能夠完成的，例如下圖的伸縮的軌跡。這使得myArm可以在更狹窄，更復(fù)雜的環(huán)境中工作。

應(yīng)用的環(huán)境
六軸機(jī)械臂和七軸機(jī)械臂在大多數(shù)的場(chǎng)景下都能夠應(yīng)付，例如工業(yè)生產(chǎn)，物流和倉儲(chǔ)，醫(yī)療領(lǐng)域，研究和開發(fā)，服務(wù)行業(yè)，教育等場(chǎng)景。

但是在一些 特定的場(chǎng)景當(dāng)中使用7軸機(jī)械臂可以更加適合，主要是因?yàn)?軸機(jī)械臂有更大的靈活性和更復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)能力。

復(fù)雜的路徑規(guī)劃：在需要機(jī)械臂沿著特定路徑（例如復(fù)雜的曲線或者在障礙物周圍）進(jìn)行精確移動(dòng)的情況下，7軸機(jī)械臂可能會(huì)比6軸機(jī)械臂更有優(yōu)勢(shì)。這是因?yàn)轭~外的關(guān)節(jié)可以提供更多的運(yùn)動(dòng)自由度，使機(jī)械臂能夠在更復(fù)雜的環(huán)境中進(jìn)行操作。
空間的利用率：在空間有限的環(huán)境中，例如在緊湊的工作站或者擁擠的工廠環(huán)境中，7軸機(jī)械臂可以更好地利用空間，執(zhí)行更復(fù)雜的任務(wù)。額外的關(guān)節(jié)可以使機(jī)械臂在執(zhí)行任務(wù)時(shí)采取更多的姿勢(shì)，從而在有限的空間內(nèi)完成更多的工作。
精密操作：在需要進(jìn)行精密操作的應(yīng)用中，例如微創(chuàng)手術(shù)或者微電子設(shè)備的裝配，7軸機(jī)械臂可能會(huì)比6軸機(jī)械臂更有優(yōu)勢(shì)。額外的關(guān)節(jié)可以提供更精確的控制，使機(jī)械臂能夠進(jìn)行更精細(xì)的操作。
避障：7軸機(jī)械臂由于多出的一個(gè)自由度，使得在需要避開障礙物的場(chǎng)景中，7軸機(jī)械臂能夠更好地完成任務(wù)。例如，在復(fù)雜的工廠環(huán)境或者在需要避開人體進(jìn)行手術(shù)的醫(yī)療環(huán)境。
控制和編程
控制
從正逆運(yùn)動(dòng)學(xué)的角度來說，正運(yùn)動(dòng)學(xué)是給定指定的機(jī)械臂的關(guān)節(jié)角度，計(jì)算機(jī)械臂末端的位置和方向的過程 ，在6軸和 7軸機(jī)械臂中，正運(yùn)動(dòng)學(xué)都是相對(duì)直接的，可以通過幾何和三角函數(shù)來解決。

逆運(yùn)動(dòng)學(xué)是指給定機(jī)械臂末端的目標(biāo)位置和方向，計(jì)算需要的關(guān)節(jié)角度的過程。對(duì)于6軸機(jī)器人，逆運(yùn)動(dòng)學(xué)問題通常有唯一解（在某些特定位置可能有多解或無解）。然而，對(duì)于7軸機(jī)器人，由于有一個(gè)額外的自由度，逆運(yùn)動(dòng)學(xué)問題可能有無窮多個(gè)解。這就需要使用一些優(yōu)化方法或啟發(fā)式方法來選擇最優(yōu)的解，例如選擇最小化關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)，避免關(guān)節(jié)極限，或者滿足其他一些特定的約束條件的解。所以會(huì)比六軸機(jī)械臂 要復(fù)雜的多。更多的自由度意味著需要更復(fù)雜的控制策略，設(shè)計(jì)和制造，計(jì)算需求等。

編程
mycobot280 有的編程環(huán)境，myArm300都能適配，他不僅僅支持ROS環(huán)境，還能通過python進(jìn)行控制，你完全可以選擇你熟悉的編譯平臺(tái)，不需要在花費(fèi)大量的時(shí)間去進(jìn)行學(xué)習(xí)一門新的編譯語言。

大象機(jī)器人在最大的程度上提供了更用戶更多的可能?？梢栽诟鞣N平臺(tái)上進(jìn)行開發(fā)，開放了許多的控制接口，例如力矩，扭矩等參數(shù)。

總結(jié)
在對(duì)比六軸和七軸機(jī)械臂的性能和功能后，我們可以看到myArm 300 Pi七軸機(jī)械臂的出色之處。七軸機(jī)械臂的一個(gè)顯著優(yōu)點(diǎn)是其增強(qiáng)的靈活性和自由度，這使得它可以在更復(fù)雜、更狹窄的環(huán)境中工作，執(zhí)行更為復(fù)雜的任務(wù)。相比之下，盡管六軸機(jī)械臂在許多應(yīng)用中已經(jīng)表現(xiàn)得足夠好，但在某些特定場(chǎng)景下，比如需要在狹窄空間內(nèi)進(jìn)行精細(xì)操作的情況，七軸機(jī)械臂的優(yōu)勢(shì)就顯現(xiàn)出來。

此外，myArm 300 Pi七軸機(jī)械臂的樹莓派控制主板、開放的控制接口和ROS機(jī)器人操作系統(tǒng)使得它在編程靈活性和擴(kuò)展性方面超越了傳統(tǒng)的六軸機(jī)械臂。這些特性使得myArm 300 Pi不僅適用于傳統(tǒng)的機(jī)械操作任務(wù)，也非常適合進(jìn)行高級(jí)的機(jī)器人研究和開發(fā)。

我們希望更多的用戶能用myArm創(chuàng)作出更加有趣，有意義的項(xiàng)目，如果你想了解更多關(guān)于myArm的信息請(qǐng)點(diǎn)擊連接，如果有提議的請(qǐng)?jiān)谙路搅粞?，如果喜歡這篇文章請(qǐng)給我們點(diǎn)贊！

審核編輯 黃宇