ROS专题 · 2024年1月11日 0

Mobile ALOHA机器人硬件搭建

本文主要内容素材来自Mobile ALOHA项目网站,在此进行翻译和整理,帮助小伙伴们更好地了解如何搭建Mobile ALOHA机器人的硬件平台。

硬件物料清单(Bill of Material)

物料名 数量 购买链接单价
机器人
ViperX 300六轴机械臂2 https://www.trossenrobotics.com/viperx-300-robot-arm-6dof.aspx
consisting of DYNAMIXEL XM540-W270-T actuators (7 units) DYNAMIXEL XM430-W350-T actuators (2 units)
$5,695.95
WidowX 250六轴机械臂2https://www.trossenrobotics.com/widowx-250-robot-arm-6dof.aspx
包含DYNAMIXEL XM430-W350-T驱动器(7 pcs)和DYNAMIXEL XL430-W250-T驱动器(2 pcs)
$3,295.95
Tracer AGV1https://www.trossenrobotics.com/agilex-tracer-agv.aspx$8,999.95
计算平台
Lambda Labs Tensorbook 1https://lambdalabs.com/deep-learning/laptops/tensorbook$2,399.00
机器人框架
4040 800mm x 84https://a.co/d/2DOkaGT (2 pcs)$42.29
4040 500mm x 62https://a.co/d/8mc69EV (4 pcs)$58.99
4040 400mm x 22https://a.co/d/9LNXjQg (1 pcs)$22.99
4040 300mm x 72https://a.co/d/6vgSVEO (4 pcs)$59.99
4040 L-shape
连接器 x 28
5https://a.co/d/ddY3mIX (6 pcs)$32.99
4040 T-shape
连接器 x 4
1https://a.co/d/fFDfjsg (6 pcs)$30.99
4040 45-degree
角支架
1https://a.co/d/1wijAh3 $21.99
4040 角支架和 T 型槽滑动螺母2https://a.co/d/fh7Gb8r $24.99
4040 caps2https://a.co/d/fT3s9Xh $9.81
M6 20mm (用于安装和固定机器人)1https://a.co/d/7f22g7c $9.99
M6 T型螺母 (用于安装和固定机器人)2https://a.co/d/aExH8IZ $14.16
摄像头
Logitech C922x Pro Stream Webcam4https://a.co/d/hddyphF$98.35
USB Hub2https://a.co/d/6oecHCf$19.99
电源
Battery Pack1https://a.co/d/crLamne $699.00
600W DC 电源1https://a.co/d/85xFKlC $59.00
12V DC 电源线5https://a.co/d/gHOeSD6 $15.99
叉铲连接器1https://a.co/d/aVE8b55 $13.69
Micro-USB连接线4https://a.co/d/3Ndog7w $17.87
里程计
DYNAMIXEL XL430-W250-T2https://www.robotis.us/dynamixel-xl430-w250-t/ $49.90
U2D21https://www.robotis.us/u2d2/ $32.10
U2D2 Power Hub 主板组件1https://www.robotis.us/u2d2-power-hub-board-set/ $19.00
跳线1https://a.co/d/3iTVNTc $9.99
配重块1https://a.co/d/6YiWAGv $14.65
其它
橡皮筋1https://a.co/d/1lpVha6$9.99
胶带1https://a.co/d/iuDVBf4 $54.14
其它常用设备
内六角扳手
热熔胶枪
共计$31,757.86

3D打印件

关于Leader和Follower末端执行器的3D打印件,请参考 ALOHA 🏖️ Tutorial

下表是关于轮子里程计的3D打印件,共6个零件。

轮子(2)安装固定件(2)Housing(2)
STL/STEP/Fusion360 文件链接

硬件安装指南

1. 安装ALOHA末端执行器

按照ALOHA Tutorial文档的第一部分为引导臂和从动臂安装末端执行器。同时,为两个从动臂安装手腕摄像头。

2. 搭建机器人框架

参考CAD文件搭建机器人框架: https://a360.co/47Wn6hp

选择“Model Browser” 查看所有的零件清单点击一个零件并选中它

4040-50代表一个50cm的梁

3. 安装机器人和摄像头

跟其它的框架不同(其它框架都安装M8螺钉),机器人需要使用M6螺钉安装。

安装引导臂 (左)安装从动臂 (左)

使用6个M6螺钉将机器人固定在框架上。机器人底座的前面和extrusion bars对齐。

使用2个M6螺钉安装。

安装前摄像头时,使用胶带将Logitech webcam固定在梁的顶端,然后用热熔胶固定摄像头的角度。

使用到的梁安装示意图
摄像头视角 (前,左,右)

可选:引导臂的重力补偿

最初的 ALOHA 重力补偿对于移动应用来说太麻烦了。 以下是我们的重新设计(部分灵感来自 GELLO):

肩关节肘关节手腕

我们使用 4x M2.5 20mm 螺钉并在其周围缠绕橡皮筋。
注意:螺钉可能会因应力而过度弯曲。

肘关节也类似。

我们还在腕关节上添加了一根橡皮筋,将其恢复到原来的位置。
这对于防止该关节翻转 180 度非常重要。

4. 线缆连结

4.1 电源

将电池组放置在底梁顶部:

要给ALOHA手臂供电,请参考 ALOHA 🏖️ Tutorial,然后将电源直接插入电池组。

另外,将笔记本电脑电源直接插入电池组。

4.2 USB 连接

要将 Tracer Base 连接到笔记本电脑,请使用底座附带的 USB-CAN 总线转换器。

我们使用两个 USB 集线器进行此设置:

  1. 每个机器人手臂有 4 个 USB,1 个用于 Tracer 底座的 USB,1 个前置摄像头。
  2. 腕部相机

然后将这两个 USB 集线器分别插入笔记本电脑的左侧和右侧。

此时,您应该能够远程操作引导臂和从动臂。访问mobile-aloha repo完成软件安装,然后运行one_side_teleop.py

5. 里程计

车轮里程计用于在遥控数据收集期间收集基本速度信息。 我们不能直接使用 Tracer 车轮的读数,因为当通电时,车轮会自动施加扭矩。 因此,除非 AgileX(Tracer 制造商)更新其软件以支持电机的纯读取模式,否则我们需要关闭底座并使用此里程计单元来获取数据。

我们需要在底座的两侧安装该装置。 对于每一方,我们需要:

  1. 1x DYNAMIXEL XL430-W250-T
  2. 1x 轮子, 1x Mount, 1x Housing (see Mobile ALOHA 🏄 Tutorial)

由于我们纯粹使用 Dynamixels 来读取基本速度(只是作为编码器而不是电机),齿轮的摩擦可能会导致地面之间打滑。 为了减少这种情况,我们将轴与 Dynamixel 内的直流电机断开。

  1. 参考Dynamixel X-Series Horn Disassembly取出horn。
  2. Open up the Dynamixel case following参考 [Do It Yourself] DYNAMIXEL Gear Replacement – AX-Series (到0:41)打开Dynamixel case。我们使用的电机与所示的不同,但结构相似。
  3. 取出最靠近电机轴的齿轮,然后将所有东西放回去。

为了进一步减少车轮与地面之间的打滑,我们使用胶带包裹车轮,并在外壳顶部增加重量。

将电机连接到笔记本电脑:

  1. 使用电机附带的电缆和跳线将两个电机连接到 U2D2 电源集线器板组。
  2. 将 U2D2 电源集线器板组连接到 U2D2
  3. 直接用USB连接U2D2到笔记本电脑
  4. 将另一根 12V 直流电缆添加到 12V 电源并将其插入 U2D2 电源集线器板组

最后,按照 Mobile ALOHA repo中的教程设置两个电机。

您现在可以使用 Mobile ALOHA 🏄!

本文参考链接:Mobile ALOHA 🏄 Tutorial

文中引用到的3D打印文件,Youtube视频等,需要合适的网路环境才能访问。后续我会下载到本地然后再更新此文档。