RM2025 工程机器人
电控负责人 · 嵌入式系统与整机集成
机器人需要在赛场完成矿石抓取、储存与兑换。我负责三端嵌入式系统，使六轴机械臂、舵轮底盘、升降与真空机构协同执行任务，并完成整车联调。
- 个人职责
- 三端电控、控制任务与整车联调
- 系统
- 38 kg · 六轴臂 · 舵轮底盘
- 使用阶段
- 2025 赛季与全明星赛
背景
工程机器人通过抓取、存储和兑换矿石完成赛场任务，还需与升降、底盘及救援交互配合。
我负责电控架构、控制任务和整车联调，与机械、视觉及操作成员协作；CAD 总装与赛场素材展示了这些工作所依托的整车。
个人贡献
- 设计并维护三端嵌入式架构，划分输入采集、整车决策与执行控制边界。
- 完成机械臂运动学、关节控制、舵轮底盘、升降与真空系统的协同控制。
- 建立回零、超时、速度与舵向约束及状态观测，组织整车联调和赛前检查。
- 与机械、视觉和操作手共同迭代任务流程，并在赛场承担快速排障与参数收敛。
- 技术环境
- STM32G473 / STM32G431 · FreeRTOS · FDCAN / Modbus RTU · 6-DoF Arm · Swerve Chassis · Kinematics · Vacuum System
系统实现
输入与状态
云台/机械臂板采集 VTM 与自定义控制器输入，并以 0xBA 状态帧回传到底盘板。
整车决策
底盘板统一管理机器人模式、互锁与任务状态，通过 0xAA 指令帧向机械臂侧下发协同命令。
冗余通信
Modbus 485 为主要板间链路，FDCAN3 保留为备份路径；链路状态被纳入超时和保护逻辑。
执行机构
六轴机械臂、四舵轮、升降、云台、真空泵和电磁阀由统一状态机编排。
VTM / 自定义控制器操作输入
机械臂 / 云台主控输入、机械臂、真空
底盘主控模式、互锁、舵轮与升降
0xBA 状态回传 → ← 0xAA 指令下发 · Modbus 485 主链路 / FDCAN3 备份
功能使用状态
| 功能 | 状态 | 依据 |
|---|---|---|
| 关节闭环与重力 / 静态补偿 | 已部署 | 赛场任务路径实际调用；第二、三关节补偿在输出计算中启用。 |
| 逆运动学自动目标路径 | 验证过，未上线 | 求解函数与实验路径存在，但最终任务路径未启用整段自动 IK。 |
| 机械臂工作空间限制 | 验证过，未上线 | 限制函数完成并测试，正式任务路径中的调用保持关闭。 |
| 动态侧翻模型 | 已放弃 / 保持关闭 | 未进入赛场版本；实际使用速度、舵向约束与操作流程管理风险。 |
| 遥操作力反馈 | 已放弃 / 保持关闭 | 因链路频率和模型可信度不足，从正式任务模式移除。 |
技术决策
从完整动力学退回可部署补偿
- 背景
- 完整 RNE 模型对质量、质心和摩擦参数敏感，实机辨识成本高，赛季时间内难以保证跨姿态稳定。
- 选择
- 保留运动学与关节控制，使用重力／静态补偿和阻尼。
用约束和回零管理 38 kg 整车风险
- 背景
- 长机械臂带来显著惯量与重心变化，但尚不具备可依赖的在线动态侧翻模型。
- 选择
- 启用速度、舵向变化约束，配合回零、姿态检查和操作流程保护；动态侧翻模型保持关闭。
用现有反馈完成吸取检测
- 背景
- 重量限制不允许每个吸盘都配置独立泵和压力传感器。
- 选择
- 机械臂吸盘利用 M3508 泵的转速与电流判断工作状态，储矿吸盘使用气压反馈。
问题与修复
力反馈实验与最终操作方式
自定义控制器曾尝试力反馈。链路频率与模型准确性限制了反馈质量，最终赛场版本采用输入映射与补偿。
修复
- 力反馈保留为实验经历，未用于正式赛场操作。
- 实际使用关节控制、重力／静态补偿，以及速度和舵向约束。
验证与现场记录
- URDF 与 MATLAB 模型用于核对机械臂几何、坐标系与关节方向。
- 研发视频记录了早期机械臂动作与控制器遥操作实验；操控视频展示了后续整车任务中的输入与机械臂运动。
- 机器人在 RM2025 全明星赛的一次四级矿石兑换中计时 5.8 秒；我负责电控与现场调试。