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智元靈犀X1 OmniPicker 產(chǎn)品手冊

發(fā)布時(shí)間：2024-11-14 00:00:00

1.安全須知

  1. 了解產(chǎn)品：在使用該產(chǎn)品之前，請仔細(xì)閱讀產(chǎn)品手冊，了解產(chǎn)品的功能、操作方式以及安全注意事項(xiàng)。

  2. 遵循使用要求：確保機(jī)器在適宜環(huán)境中進(jìn)行使用，避免過高或過低的溫度、潮濕環(huán)境等。

  3. 電源安全：操作前確保所有電纜、插頭、插座完好無損。遇到異常情況(如短路、過熱等)時(shí)立即斷開電源。

  4. 定期檢查：定期進(jìn)行維護(hù)和檢查，確保機(jī)器的組件如電機(jī)、電源等正常運(yùn)行，避免因老化或損壞導(dǎo)致的危險(xiǎn)。

  5. 防止誤用：確保機(jī)器不會(huì)用于任何不當(dāng)、危險(xiǎn)或法律禁止的場景。


2.產(chǎn)品簡介


2.1 產(chǎn)品概述（更新時(shí)間：2024.12.27）

智元靈犀X1 OmniPicker是一款自適應(yīng)的通用夾爪。融合了不同模態(tài)的夾爪設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)，只用一個(gè)主動(dòng)自由度就可以實(shí)現(xiàn)各種不同形狀物體的抓取，而且非常輕便，重量只有430g左右。

OmniPicker用途多樣，非常適合用于機(jī)器人和各種機(jī)械臂的抓取，除了人形機(jī)器人，工業(yè)臂、協(xié)作臂都能用，我們提供多種軟件通信協(xié)議開發(fā)接口。此外夾爪還帶主動(dòng)力控，不論是用于數(shù)據(jù)采集，還是任務(wù)作業(yè)都有很好的效果。

1.png



2.2 主要特性

? 超低BOM成本

? 自適應(yīng)模式&夾持力

? 支持夾持力自鎖

? 前饋力控

? 驅(qū)動(dòng)內(nèi)置


2.3 產(chǎn)品參數(shù)

智元靈犀X1 OmniPicker關(guān)鍵產(chǎn)品參數(shù)典型值如下

參數(shù)

典型值

產(chǎn)品重量

0.43kg

最大夾持力

30N

最大推薦負(fù)載1.5kg

最大行程

120mm

打開/閉合時(shí)間

0.7s

重復(fù)定位精度

±0.05mm

通信協(xié)議

CAN、CANFD、RS485、串口

額定工作電壓

24V DC




3.產(chǎn)品安裝說明

3.1 裝箱清單

1. OmniPicker*1

2. CANFD配線*1


3.2 靈犀X1組件作業(yè)說明

在購買的智元靈犀X1通用人形套餐中準(zhǔn)備如下物料，并自備如下工具


序號(hào)

物料名稱

數(shù)量

1

OmniPicker

1

2

超短頭內(nèi)六角螺栓M3x6

3

3

后蓋

1

4

手轉(zhuǎn)接支架

1

5

圓柱頭內(nèi)六角螺絲M4x8

4

6

手鏈接支架

1


序號(hào)

工具名稱

型號(hào)/規(guī)格

1

內(nèi)六角扳手

H2

2

內(nèi)六角扳手

H2.5

3

內(nèi)六角扳手

H3


按以下步驟完成靈犀X1 OmniPicker的組裝

STEP1：如圖1，將OmniPicker底部圓周4顆沉頭內(nèi)六角螺絲M2.5x8用H2內(nèi)六角扳手取下后得到后蓋；

111.jpg



STEP2：如圖2，用H2.5內(nèi)六角扳手將3顆超短頭內(nèi)六角螺絲M3x6擰入后蓋，固定在手轉(zhuǎn)接支架上；

222.png


STEP3：如圖3，用H2內(nèi)六角扳手將第1步拆下的4顆沉頭內(nèi)六角螺絲M2.5x8裝回夾爪上；

333.png



STEP4：如圖4，用H3內(nèi)六角扳手將4顆圓柱頭內(nèi)六角螺絲M4x8把夾爪固定在手鏈接支架上；

444.png



STEP5：左右夾爪按照同樣的方式安裝，裝完后夾爪寬手指均靠身體外側(cè)；

STEP6：若拿到的夾爪在STEP1拆除螺絲時(shí)阻力很大則可能螺絲固定時(shí)有螺紋膠，須熱風(fēng)槍加熱后拆除；

STEP7：插入夾爪線纜。

NOTE：后蓋和手轉(zhuǎn)接支架固定時(shí)注意安裝方向


3.3 使用其他機(jī)械臂（更新日期：2024.12.16）

用戶如將OmniPicker接到其他機(jī)械臂上，可參考如下安裝接口圖紙自行設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)接件，并按照3.2 靈犀X1組件作業(yè)說明 完成組裝。


1731570018455666.jpg



4.產(chǎn)品尺寸信息

4.1 外部尺寸圖

如下展示了OmniPicker打開和閉合狀態(tài)下的外部尺寸


1731570188389714.png

000.png




5.電氣接口互聯(lián)（更新日期：2025年1月14日）


5.1 6 PIN接口定義

智元靈犀X1 OmniPicker對外的電氣接口使用的是間距為1.25mm的6 PIN帶鎖扣的插座，

1. 如夾爪版本號(hào)為20，即控制板中紅框中為電阻焊盤，其接口引腳定義如下表所示：


序號(hào)

PIN定義

數(shù)量

1

VIN

1、2腳用作電源輸入，電壓不超過24V DC。
2

VIN

3

CAN_H

UART2_TX或RS485_B或CAN總線-高。

4

CAN_L

UART2_RX或RS485_A或CAN總線-低。

5

GND

5、6腳用作電源的GND。
6

GND


        2.如夾爪版本號(hào)為30，即控制板中紅框?yàn)閾艽a開關(guān)，其接口引腳定義如下表所示：

序號(hào)

PIN定義

數(shù)量

1

VIN

1、2腳用作電源輸入，電壓不超過24V DC。
2

VIN

3

CAN_L

UART2_RX或RS485_B或CAN總線-低。

4

CAN_H

UART2_TX或RS485_A或CAN總線-高。

5

GND

5、6腳用作電源的GND。
6

GND


注：可通過夾爪包裝或者機(jī)身底部的14位SN碼區(qū)分兩種夾爪， 區(qū)分方式如下，

SN第6、7位為夾爪版本號(hào)，有20和30兩種，

X1 0 06 20 XXXXXXX               X1 0 06 30 XXXXXXX

兩種夾爪差異點(diǎn)為PCBA，具體見 5.2 通信方式選擇



5.2通信方式選擇

打開機(jī)器后蓋，可根據(jù)下圖中紅框標(biāo)出的內(nèi)容區(qū)分兩種夾爪PCBA狀態(tài)，進(jìn)而采用不同的操作方式。

1. 如夾爪版本號(hào)為20，即控制板中紅框中為電阻焊盤，則通過跳線電阻的方式選擇相應(yīng)的通信方式。跳線電阻默認(rèn)焊接在CAN/CANFD上。如需切換到其他通信方式則對應(yīng)PCBA絲印，將原CAN/CANFD的跳線電阻拆除后焊接到相應(yīng)的通信接口電阻焊盤上。RS485焊接紅框上方兩個(gè)電阻，UART則焊接紅框下方兩個(gè)電阻。


1.png


2. 如夾爪版本號(hào)為30，即控制板中紅框?yàn)閾艽a開關(guān)，則按照如下操作方式。

a. 默認(rèn)為CAN/CANFD，3和4引腳為ON的狀態(tài)，其他引腳處于OFF狀態(tài)。

b. 如果需要切換到RS485， 則1和2引腳撥到ON的狀態(tài)，其他引腳恢復(fù)OFF狀態(tài)。

c.如果需要切換到UART，則5和6引腳撥到ON的狀態(tài)，其他引腳恢復(fù)OFF狀態(tài)。


2.png


3.在PCB的背面焊有一顆120Ω的終端電阻，需要根據(jù)使用場景來決定是否保留，電阻位置見下圖紅框內(nèi)部的R47。

? 當(dāng)使用 CAN/CANFD/RS485 通信方式時(shí)，需要保留該電阻，出廠默認(rèn)焊接

? 當(dāng)使用 UART - TTL 通信方式時(shí)，需要手動(dòng)拆除該電阻


3.png

 

6.通信接口及協(xié)議 

OmniPicker同時(shí)配備了多種通信接口，用于適配不同的工作環(huán)境。

一般配置步驟如下：

a. 先根據(jù) 5.電氣接口互聯(lián) 中的說明選擇對應(yīng)的通信接口，默認(rèn)為CAN/CANFD

b. 通過USB連接上位機(jī)配置夾爪參數(shù)

c. 將夾爪接入對應(yīng)的硬件系統(tǒng)中



6.1 LED狀態(tài)指示


LED

含義

白色閃爍

失能狀態(tài)

綠色常亮

使能狀態(tài)（默認(rèn)上電自使能）

紅色常亮

錯(cuò)誤狀態(tài)

藍(lán)色常亮

電機(jī)校準(zhǔn)中（出廠默認(rèn)校準(zhǔn)完畢）


6.2上位機(jī)控制（更新日期：2025年1月14日）

上位機(jī)可以通過命令行顯式的更改參數(shù)，在第一次使用時(shí)建議充分了解其配置參數(shù)。


6.2.1 使用方法

準(zhǔn)備一臺(tái)Windows系統(tǒng)的電腦，并下載上位機(jī)軟件REF-CLI v1.0.3.exe。

確保夾爪的行程中沒有障礙物后，將夾爪上電。若一切正常，夾爪會(huì)自動(dòng)閉合以尋找零位，若未能閉合則需停止使用，檢查夾爪運(yùn)動(dòng)是否流暢。

用 USB-C 數(shù)據(jù)線將夾爪連接至電腦，并打開上位機(jī)軟件。等待上位機(jī)識(shí)別成功后，會(huì)有如下顯示：


22.png


此時(shí)，編號(hào)為 000032843334 的設(shè)備在上位機(jī)中的索引名為 ref0 。

在上位機(jī)中直接鍵入 ref0 并敲擊回車，會(huì)顯示當(dāng)前夾爪的基本信息。根據(jù)下圖所示，當(dāng)前夾爪的固件版本為 1.3.4，CAN總線ID為8。


4.png


6.2.2 更改CAN-ID

ref0.can_node_id 代表CAN總線的節(jié)點(diǎn)ID。可以直接查看其數(shù)值，也可以使用 = 進(jìn)行賦值。執(zhí)行以下命令。

 

ref0.can_node_id=8    // CAN ID設(shè)置為8


44.png


所有的參數(shù)變更，都需要調(diào)用 save_config() 方法進(jìn)行保存，而該操作需要在 失能 狀態(tài)下進(jìn)行。

 

ref0.motor.request_state(0)    // 先將夾爪 失能, 0代表失能，1代表使能
 
    ref0.save_config()             // 保存所有參數(shù)



55.png

注：所有參數(shù)變更，都在保存并重新上電后生效。



6.2.3 控制夾爪運(yùn)動(dòng)

1. 夾爪重新上電。（默認(rèn)上電自使能）

2. 等待夾爪自動(dòng)閉合。

3. 連接上位機(jī)，并調(diào)用 set_pos(x) 方法設(shè)置其位置，其中x為開合百分比，范圍 0.0 - 1.0，0為閉合，1為全部張開。


Bash

ref0.motor.ctrl.set_pos(0.5) // 將夾爪運(yùn)動(dòng)至行程50%處。




6.3 CAN/CANFD 通信協(xié)議（更新日期：2024.12.27）

當(dāng)夾爪使用CANFD進(jìn)行通信時(shí)，波特率為 仲裁域1M（80%采樣點(diǎn)） + 數(shù)據(jù)域5M（75%采樣點(diǎn)），同時(shí)兼容波特率為1M（80%采樣點(diǎn)）的CAN協(xié)議。

注：CAN協(xié)議固件版本不低于 3.3.0。


6.3.1 下行控制

控制幀定義如下所示。

CAN ID

DLCD0D1D2D3D4D5D6

D7

can_node_id

8ReservedPos CmdForce CmdVel CmdAcc CmdDec CmdReserved

Reserved


? ID ：夾爪的下行控制ID，對應(yīng) ref0.can_node_id

? Reserved ： 保留數(shù)據(jù)，寫0即可

? Pos Cmd ： 目標(biāo)位置，數(shù)值范圍 0 - FF，0為夾緊，F(xiàn)F為完全張開

? Force Cmd ： 目標(biāo)力矩，數(shù)值范圍 0 - FF，F(xiàn)F為最大力矩

? Vel Cmd ： 目標(biāo)速度，數(shù)值范圍 0 - FF，F(xiàn)F為最大速度

? Acc Cmd ： 目標(biāo)加速度，數(shù)值范圍 0 - FF，F(xiàn)F為最大加速度

?  Dec Cmd ： 目標(biāo)減速度，數(shù)值范圍 0 - FF，F(xiàn)F為最大減速度


如控制夾爪運(yùn)行至 50%行程處，其他參數(shù)可以全部給到最大值：

發(fā)送報(bào)文  00 7F FF FF FF FF 00 00


6.3.2 上行狀態(tài)

上電并使能成功后，每當(dāng)夾爪收到一次控制指令，會(huì)立即上報(bào)一幀狀態(tài)數(shù)據(jù)。狀態(tài)幀定義如下所示。


CAN ID

DLCD0D1D2D3D4D5D6

D7

can_node_id

8Fault CodeStatePosVelForceReservedReserved

Reserved


?  ID ：夾爪的上行報(bào)文ID，對應(yīng) ref0.can_node_id

?  Fault Code ： 錯(cuò)誤代碼，含義如下


Code

含義

00

無故障

01

過溫警報(bào)

02

超速警報(bào)

03

初始化故障警報(bào)

04

超限檢測警報(bào)

?  State ： 當(dāng)前狀態(tài)，含義如下


Code

含義

00

已達(dá)到目標(biāo)位置

01

夾爪移動(dòng)中

02

夾爪堵轉(zhuǎn)

03

物體掉落


  • Pos ： 當(dāng)前位置，意義同 Pos Cmd

  • Vel ： 當(dāng)前速度，意義同 Vel Cmd

  • Force ： 當(dāng)前力矩，意義同 Force Cmd

  • Reserved：預(yù)留位。D5-D7三字節(jié)數(shù)據(jù)會(huì)直接復(fù)制發(fā)送的數(shù)據(jù)包，可自行用作校驗(yàn)，也可無視。


6.4 串口/485 通信協(xié)議


當(dāng)夾爪使用 串口 TTL 或 485 進(jìn)行通信時(shí)，波特率需要更改為 115200@8N1（8bit數(shù)據(jù)位，0校驗(yàn)位，1停止位）。

注：串口總線也支持串行鏈接，節(jié)點(diǎn)ID 復(fù)用 can_node_id。固件版本不低于 3.3.2。


6.4.1 TTL/485 模式切換

使用USB-C數(shù)據(jù)線將夾爪連接至PC，打開上位機(jī)，輸入ref0并敲擊回車，查看 rs485_mode 字段的值。

? 若使用TTL方式通信，將 rs485_mode 置為 0 并進(jìn)行保存。注：背部終端電阻需要拆除。

ref0.rs485_mode = 0  // 關(guān)閉 485模式，使能 TTL


ref0.motor.request_state(0)  // 失能
ref0.save_config()           // 保存配置

? 若使用RS485方式通信，將 rs485_mode 置為1并進(jìn)行保存

ref0.rs485_mode = 1  // 打開 485模式，關(guān)閉 TTL

ref0.motor.request_state(0)  // 失能
ref0.save_config()           // 保存配置

保存并重啟后生效。



6.4.2 下行控制


控制幀定義如下所示，一幀12字節(jié)。

D0

D1

D2

D3

D4

D5

D6

D7

D8

D9

D10

D11

Frame Head

ID

 Reserved

 Pos Cmd

Force Cmd

Vel Cmd

Acc Cmd

Dec Cmd

Reserved

Reserved

CheckSum


? Frame Head：幀頭，0x4141，共2字節(jié)

? ID： 復(fù)用 can_node_id

? D3 - D10 ： 與CAN總線下行協(xié)議 D0 - D7 定義相同

? CheckSum ： D2 - D10 的數(shù)據(jù)和校驗(yàn)，計(jì)算方法請參考下方Python代碼


def checksum(buf) -> int:
      ret = 0
      for i in buf:
          ret += i
      return (~ret) & 0xff

 

如控制夾爪運(yùn)行至 50%行程處，假設(shè)ID為1，其他參數(shù)全部給到最大值：

發(fā)送數(shù)據(jù) 41 41 01 00 7F FF FF FF FF 00 00 83


6.4.3 上行狀態(tài)


上電并使能成功后，每當(dāng)夾爪收到一次控制指令，會(huì)立即上報(bào)一幀狀態(tài)數(shù)據(jù)。狀態(tài)幀定義如下所示，一幀12字節(jié)。


D0

D1

D2

D3

D4

D5

D6

D7

D8

D9

D10

D11

Frame Head

ID

Fault Code

State

Pos

Vel

Force

Reserved

Reserved

Reserved

CheckSum


? Frame Head：幀頭，0x4141，共2字節(jié)

? ID： 復(fù)用 can_node_id

? D3 - D10：與CAN總線上行協(xié)議 D0 - D7 定義相同

? CheckSum：計(jì)算方法同下行協(xié)議，校驗(yàn)范圍為 D2 - D10



6.5 固件升級(jí)


6.5.1 升級(jí)方法


1.夾爪上電連接PC，并打開 REF-CLI 上位機(jī)，確保設(shè)備已正常連接并初始化。


圖片2.png


2.將夾爪控制至0.5行程，為校準(zhǔn)做好準(zhǔn)備。執(zhí)行命令后，觀察夾爪，確認(rèn)已經(jīng)張開至50%。


圖片3.png


注：此步驟非常重要，請嚴(yán)格根據(jù)說明執(zhí)行。


3.上位機(jī)中輸入升級(jí)指令并等待進(jìn)度結(jié)束，其中 path_to_firmware_file 是固件在系統(tǒng)中的絕對路徑，此處以3.3.0版本為例。


ota(ref0, r"path_to_firmware_file") 


圖片4.png


注：升級(jí)過程中請注意不要操作或者挪動(dòng)夾爪，以免導(dǎo)致USB通信異常。


4.升級(jí)完成后，終端中會(huì)重新出現(xiàn) “恢復(fù)鏈接 REF XXX” 的提示。

注：若升級(jí)完成后，夾爪自動(dòng)閉合，請?zhí)^此步驟，直接前往5

觀察LED指示燈，等待白燈開始閃爍后，輸入校準(zhǔn)命令。


ref0.motor.request_state(2)


圖片5.png


此時(shí)LED由白色閃爍變?yōu)樗{(lán)色常亮，并且夾爪會(huì)開始慢速運(yùn)動(dòng)，此時(shí)不要操作夾爪，等待校準(zhǔn)完成。

當(dāng)校準(zhǔn)成功后，夾爪會(huì)發(fā)出聲音，并且LED由藍(lán)色常亮再次變回白色閃爍。


注：在執(zhí)行校準(zhǔn)之前，若夾爪未能張開或已經(jīng)無法控制，請按以下步驟手動(dòng)張開夾爪。

a.拔掉電源以及所有連接線；

b.手動(dòng)拆掉后蓋，如下圖；

c.手動(dòng)拆掉控制板上的4個(gè)十字螺絲，如下圖；

d.將控制板掀起，露出磁鐵，注意掀起過程中控制板的3根焊線不能斷開，如下圖；

e.手動(dòng)逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)磁鐵支架，直至OmniPicker張開約50%的行程，如下圖；

f. 復(fù)將控制板裝回，鎖緊4個(gè)十字螺絲；

g.蓋上后蓋，鎖緊螺絲。


1736826807364271.png


5. 夾爪重新上電，自動(dòng)開機(jī)且閉合，升級(jí)完成。


圖片6.png


6. 若升級(jí)失敗，可以使用 flash_app命令重新寫入文件。

flash_app(r"PATH")  // PATH是升級(jí)文件在系統(tǒng)中的絕對路徑

10.jpg

注：使用該命令的REF-CLI 版本不低于1.0.3。


6.5.2 固件發(fā)布

版本

日期

固件

備注

3.3.0

2024.12.26

[OmniPicker-fw-ota-v330.bin]

1.           新增 串口通信支持（485）

2.           新增   CAN協(xié)議報(bào)文支持

3.3.3

2025.1.10

[OmniPicker-fw-ota-v333.bin]

1.           新增 串口通信支持（TTL）



7.其他（更新日期：2024.12.16）

本手冊基于OmniPicker 硬件Ver1.2，軟件 Ver3.2.8編寫。

其他用戶手冊中未注明事項(xiàng)，請查閱智元官網(wǎng)，或聯(lián)系智元服務(wù)人員獲取信息。


8. 附錄

請使用ROS2 Humble加載夾爪的URDF文件。

[robot_description.zip]


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