前言

关于相信机械臂大家应该都了解过，小到3D打印机、激光雕刻机，大到工厂里使用的工业机械臂，都是机械臂控制的典型应用。随着工业4.0时代的到来，机械臂这样一类最典型的“机器人”，正在逐渐服务于我们生活的方方面面。

X-Bot就是这样一个机械臂作品，确切地说它是我另一个AI项目的先导作品，由于之前看paper发现一个很有趣的条件生成式对抗网络（CGAN）模型，所以产生了一些脑洞准备动手结合硬件造一个AI灵魂画手。既然是画手，光有AI算法当然还不够传神，所以X-Bot就应运而生了，当时也考虑过好几种机械臂方案，最终选择了CoreXY结构作为X-Bot的设计方案。

关于机械臂

那么CoreXY结构是什么东西呢？

首先我们来了解一下目前比较流行的机械臂结构有哪些：

年轻人的第一次搬砖。

毕业之后在公司进行封闭培训，其中有一个环节是产线实习

工作内容就不说了，起早摸黑就是干，做机做到脑袋疼。

深刻了解到所谓厂弟厂妹是怎样的一群人，其实某些方面很佩服他们

感慨一下，读书真幸福。

• 由于不可抗力原因，近期能更新博客的时间不多，所以关于Pico的后续，我可能会拖更，但保证不会烂尾的😉
• 在产线上接触了一些自动化设备之后产生了一些有趣的想法，马上会有新项目出没
• 有很多读者反映站主常年摸鱼，等待更新苦不堪言，希望能增加RSS订阅功能。这里郑重回复一下，RSS是不可能有RSS的，这辈子不可能有RSS的…不过大家可以关注一下我的微博，以后项目文章的任何更新都会发到微博，nice&easy~

很快就要离开这个地方了，其实挺怀念的。

上一次做磁悬浮应该是大二时候的事情了，那时参加学校的一个电子设计竞赛，做的控制组的题目，就是下推式的磁悬浮装置（结果做的还不错拿了特等奖:D），做完之后我就把项目给开源了，原帖子发在极客工坊和Arduino中文社区。

• 当时是用的Arduino来做的这个项目，用过Arduino的都知道，它是没有定时器中断的，所以在控制项目中，哪怕是很简单的PID算法，都是无法做到精确地固定周期运行。当然Arduino也有它的好处，就是利用各种方便的库函数进行快速的原型验证。整个装置其实并不复杂，不过是需要控制几个ADC读取霍尔传感器，输出几个PWM控制线圈，中间加点控制算法而已。经典如PID，对于这种低阶系统其实完全够用了，所以当时经过参数的优化之后，整体的运行效果也还可以接受。

• 但是毕竟Arduino性能有限，运行一些复杂点的算法还是力不从心，而且最明显的缺点是，其PWM频率恰恰是490Hz（有几个口是980Hz，也有第三方库可以改），不偏不倚就是人耳听觉范围最灵敏的频段，也因此整个装置运行时会发出谜之噪音，容易引起强烈不适!😠

那这一次为什么又重新捡起这个项目呢，因为这是今年ST峰会那边邀请我帮忙设计的一个技术展示方案，在上个月的峰会演讲中有介绍这个项目的具体技术实现。

那么首先这次做的有两个方向，大家都知道磁悬浮分为上拉和下推两种，前者靠一个顶部线圈控制浮子悬浮，而后者则是靠四个线圈控制浮子。

其中下推式的由于我之前就做过也有教程，这里就不详细介绍了，重点说一下上拉式的一些特性，相比于那时候的程序只用了PID来控制线圈，这次由于经验丰富了，采用了更复杂的控制算法，最终的悬浮效果非常理想，主要来说，这次这个装置有以下几个特点：

• 悬浮更稳定，几乎看不出浮子有任何抖动，这归功于改进的LQR控制算法
• 几乎零噪声，上面说了，由于Arduino的pwm频率为490Hz，这是在人耳的听觉范围内的，所以可以听到之前的装置工作时会发出刺耳的声音，而这次将pwm频率提高到了20kHz，且控制算法进行了内插滤波，所以噪声几乎被消除了
• 功耗得到了极大的控制，整个装置异常省电，是的你没听错，磁悬浮是很省电的，还是由于改良的控制算法，使用了多个闭环控制，其中包括一个电流环，也就是说算法会调节浮子到一个合适的位置，而这个位置的磁力（不包括线圈的力）是和重力完美平衡的，这样就让磁力抵消了几乎所有的重力，线圈只需要在这个平衡点附近，进行极其轻微的调整，因此电流是非常小的，实测待机电流30ma，加上浮子工作的电流50ma，也就是说线圈消耗的电流只有20ma左右，甚至跟单片机的功耗差不多
• 浮子重量大大增加，这个装置最大可以悬浮多大的浮子呢？大到夸张，2kg左右都没问题，这是由于上面那一点，电流环的加持，不管浮子多重，其重力都会和磁力相平衡，只不过浮子越重，最终平衡的位置就离线圈的铁芯越近而已。更有意思的是，不管浮子多重，最终的功耗是不会变的，都是50ma左右，因为平衡点附近所需要的线圈磁力非常小
• 这也是很有意思的一点，装置可以实现断电浮子自动上吸。在实际应用中，断电的时候，浮子如果掉下来可能会损坏挂在上面的物品，所以有必要实现断电的自动上吸。但是，照理说，断电的时候，单片机都不工作了，怎么还能控制浮子呢？如果不控制，由于浮子是稳定在平衡点附近，那么断电时候上吸还是下落完全是随机的啊，怎么保证百分百上吸呢？答案是，不让它工作在平衡点附近，也就是说，让它工作在平衡点上面一点点，这样的话，实际上线圈所提供的不是吸力，而是斥力来使得浮子平衡，于是一旦断电，斥力消失，浮子就自己上吸啦。这也是为什么，待机电流30ma，而工作电流有50ma的原因，其中20ma被用于线圈提供斥力了。实际上，如果不要求这个功能的话，线圈的功耗几乎可以降至0！
• 也是最核心的一点，所有的参数都是自整定的，所以可以自适应浮子的重量

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看一下具体的演示视频↓

• 前几天受邀到深圳参加今年的ST峰会做特邀演讲嘉宾，分享了个人的一些技术经验和作为一个极客的人生哲学😄，在深圳的同学可能有到蛇口希尔顿现场的，不知道有没有看到我~
• 虽然目前主业已经不是做硬件了，但是感觉存货不少，有热闹哪能不凑呢是吧~时隔三年来深圳，见到很久不见的老朋友，也体验了一把深受人民爱戴的老创客待遇哈哈~

最近准备拿树莓派做一些AI相关好玩的东西，但是对这块别人设计的板子总感觉不是很满意。一方面树莓派是面向广大用户的，所以定制化不够，板子形状尺寸配置外设都无法达到理想的要求；另一方面树莓派的性能也确实相对捉急，毕竟成本摆在那里，为了普及这块卡片电脑，不可能用上太贵的SOC（树莓派上面的博通CPU是专门供应给树莓派的）。于是为了满足个人的强迫症，也为了学习一下高速PCB的设计制造，决定自己画块ARM核心板玩~

板子的原理图设计和PCB Layout已经完成了，正在发往厂家进行PCB加工。这里吐槽一下，像这种多层精密PCB板要找到合适的厂家打个样（不是批量）还真是不容易。。。淘宝上翻了一遍PCB打样的厂家，没有一家能做0.3mm pitch的BGA板；听说嘉立创最近工艺升级，于是去充了个值把板子发过去试试看，第一次审核通过，第二次准备加工的时候，接到电话说你的板子我们做不了，0.2mm的过孔超过工艺范围，是的加钱也做不了…不过幸运的是最终还是找到一个可以做的厂家，当然价格也是相当的不亲民了~

板子用的全志Cortex A53四核CPU，主频1.5GHz，六层DDR3内存，mini-PCIE尺寸，性能应该是完全超过树莓派了~等板子加工好了下一步移植uboot和Linux-kernel，应该是目前为止最小的Linux开发板了。板子引出了spi，iic，uart等引脚资源，后面会做一个arduino兼容的底板。