将现有的人形机器人演示缩小至桌面尺寸，并通过电容式传感控制其运动

我们最新的演示项目之一聚焦于人形机器人。具体来说，我们展示了一只与真人等大的机械臂，它能够举起2公斤的哑铃，重点展示了位置控制性能，以及作为电机驱动器使用的紧凑型1千瓦逆变器。

由于演示吸引了大量关注，我们希望让每个人都能拥有自己的桌面人形演示设备。此时，PSOC™ 4000T CAPSENSE™™™ 原型开发套件发挥了作用，它既作为基础平台，又充当人机交互界面，使用户能够通过触控指令移动手臂。

按照本指南操作，你就能在桌面上拥有自己的小型人形机械臂。

3D打印

我们先从必要的3D打印部件开始，这些部件在我们专注于软件环境时已经可以打印。总共需要3D打印三个不同的部分：底座、前臂和上臂。

底座部分我们选择了大理石PLA材质，以获得良好的表面质感，同时不会过多干扰手臂本身。为此，我们使用了Bambu Lab出品的PLA金属氧化物绿色。如果你使用的是其他伺服电机，请务必再次核对尺寸，因为开口或螺丝需要调整以确保适配。上臂和前臂均以直立方向打印。特别是手指部分，建议花些时间确定支撑结构的最佳安装位置。

Eval板

当3D打印机在工作时，我们来看看Eval板。CY8CPROTO-040T是我们CAPSENSE™原型开发套件，已预装软件，并附带大量文档资料，包括快速入门指南和用户手册。

建议您花5分钟时间浏览页面文档部分中的快速入门指南，以便熟悉该电路板的硬件和功能。

在动手将电路板连接到伺服电机之前，我们先运行软件，这样就只需要将伺服电机焊接到电路板上即可。

软件

为了开发本项目中的软件，我们将使用英飞凌的开发生态系统 ModusToolbox，该系统支持多种微控制器设备。要开始使用，请按照官方《ModusToolboxboxbox 软件安装指南》中的说明下载并安装 ModusToolbox。安装过程中请勿忘记接受默认选项。

安装完成后，启动 ModusToolbox 控制面板并打开您首选的集成开发环境(IDE)。本示例中，我们将使用默认的 IDE Eclipse。

要创建新应用程序，请点击快速面板中的“新建应用程序”链接。这将启动 Eclipse 中的项目创建工具，使您能够开始创建新项目。

打开项目创建工具后，在“套件名称”下展开PSOC 4 BSP类别，然后从可用选项中选择CY8PROTO-040T套件。这将为您的项目配置正确的硬件。

点击“下一步 >”进入选择应用程序页面。在此页面上，您将看到按类别组织的、适用于所选BSP的模板应用程序列表。对于本项目，请展开“传感”类别，然后选择CY8PROTO-040T演示模板应用程序。这将为我们的项目提供基础，之后可根据需要进行修改和扩展。在继续之前，请将“新应用程序名称”和“新BSP名称”更改为“MiniRobotArm”。

创建项目后，从快速面板启动设备配置器以设置外设。

首先，禁用串行通信块(SCB)1，因为它不需要。然后启用资源TCPWM 16位计数器0，并将其属性设置为PWM-1.0。该计数器将用于生成伺服电机的控制信号。在参数面板中，进行以下更改：

•将资源名称设置为 CYBSP_PWM。

•将时钟预分频器设置为除以4。

•将周期设置为48000，比较值设置为24000。

•选择16位除法器0的时钟信号输入为clk。

•将PWM输出分配给P2[2]数字输出。

然后，转到 TCPWM 16位计数器1资源。该资源将用于触发中断服务例程，负责更新伺服电机的占空比值。将其重命名为 CYBSP_TIMER，并设置其属性为 Counter-1.0。在参数面板中，更新以下设置：

•将时钟预分频器设置为除以4。

•将周期设置为48000，比较值设置为24000。

•选择溢出和下溢作为中断源。

•再次选择16位除法器0的时钟信号输入为时钟信号输入。

最后，切换到“引脚”选项卡，配置用于驱动伺服电机的引脚P2[2]的设置。将驱动模式设为强驱模式，并关闭输入缓冲。

在设备配置器中保存更改，请转到“文件”>“保存”，然后关闭设备配置器。接着，在项目资源管理器中找到 main.c 文件并打开它。将应用模板代码替换为代码部分提供的 main.c 文件中的代码。更新代码后，我们就可以将应用程序编程到微控制器上了。为此，请点击快速启动面板中的“MiniRobotArmArmArm 程序”，以启动编程过程。

无需手动设置项目，已附上存档文件 MiniRobotArm.zip 供使用。该文件包含完整的 ModusToolbox 项目。使用时，请解压 zip 文件内容，并按照随附的 readme 文件中的说明进行操作，其中提供了导入和设置项目的详细步骤指导。

装配

固件刷好并3D打印部件准备就绪后，我们就可以开始组装了!为了将伺服电机连接到电路板上，建议按照图示直接将它们焊接到PCB上的相应引脚上。首先，将伺服连接器的塑料接头部分切掉，以尽可能保留线缆长度。最后的修剪工作将在组装前完成，以便实现整洁的线缆管理。

我们使用连接器J9上的Pin6作为信号引脚，该引脚连接至P2.2，而不是CAPSENSE™区域旁的标记引脚，以确保触摸区域不受遮挡。

为了使P2.2与MCU连接，请确保I2C端的滑动开关SW2处于左侧位置。舵机的电源可从电路板调试部分的j4引脚获取。

现在应将伺服电机安装到底座上。为此，请将伺服电机放入底座上的开口中。

之后，将电缆穿过小孔，保持整体整洁。然后，将评估板放入底座中，并检查所需电缆的长度。根据板子型号的不同，可能附带橡胶脚垫，应先将其取下，但可重复使用并重新安装在底座底部。

对于布线，我们建议采用与图中类似的方式布局。电缆无需过度拉伸，最好预留几毫米的余量，以防焊接时出现问题。将电缆裁剪至最终长度后，取下绝缘层并将其焊接到对应的引脚上。最好将评估板从底座上拆下，以避免烧坏底座的塑料部分。

完成这一步后，可将伺服电机拧到底座上，并将电路板夹紧。然后，我们就可以进行第一次功能测试了。

首次测试

在安装前臂之前，我们需要确保伺服轴处于“下”位置，即机器人机械臂的起始位置。因此，只需确认电路板上的SW2开关已设置为左侧(标有I2C)，然后通过USB-C连接电路板。根据伺服轴的位置，你应该能听到它在移动。此时便可开始测试CAPSENSE™功能了。

在安装机械臂之前，最好先断开并重新连接USB-C数据线，之后伺服电机将自动回到初始位置。完成此步骤后，即可开始安装前臂。安装过程中请勿旋转伺服电机，并将机械臂固定在后臂背面几乎接触底座且与开关SW2对齐的位置。由于该位置为起始点，所有后续动作都将以此为基础进行。

最终组装

为了完成组装，我们还需要安装上臂，以及可选的亚克力外壳和橡胶脚垫。对于上臂，需要将M3螺纹嵌件嵌入3D打印件中。如果你从未接触过这类嵌件，这将是一个很好的信息起点。由于上臂无需完全平齐，且嵌件也不必处于特定角度，因此初试时采用这种方法也是可行的。在嵌件安装到位后，便可使用M3x10的气缸盖螺钉将上臂固定到底座上。

可选步骤

还有两个可选步骤可以进行。首先，建议在底座底部安装一些橡胶脚垫。你可以在网上以较低价格购买，也可以重复使用套件背面已安装的那些。

如果你也有激光切割机，我们已上传了亚克力外壳的DXF文件。该外壳由5个独立部件组成，需要将它们的边缘粘合在一起。最后一步稍显繁琐，必须非常小心地操作，以免在不该粘的地方出现多余的胶水。

因此，在粘贴之前，最好先进行一次试装，将各部件放置在底板上，并明确标出每部分需要粘贴的面。两个小侧壁夹在两个大面板之间，顶部表面应粘贴在每个侧壁的侧面，而不是反过来。

本文编译自hackster.io