如何实现两台机械臂的实时运动同步

双臂机器人在具身人工智能、远程操作、模仿学习以及协作操作研究中正变得越来越重要。本教程将展示如何使用 CAN 总线通信，将两台 AgileX NERO 7-DOF 机械臂配置为主从结构。配置完成后，从臂将自动实时复制主臂的动作。

你将完成的内容

完成本指南后，你将能够：

- 同步两台 NERO 机械臂

- 实现主从式实时运动跟随

- 配置基于 CAN 的双臂通信

- 验证双臂协同运行

- 准备好用于远程操作和模仿学习实验的平台

硬件要求

步骤 1：连接 CAN 总线

第一步是将两台机械臂之间的 CAN 通信线路进行连接。

接线规则

连接：

•CAN H ↔ CAN H

•CAN L ↔ CAN L

重要提示

在通电前，请确保：

- 所有连接器牢固固定

- 没有任何接触松动

- 检查CAN H和CAN L是否未接反。

错误的接线可能导致两个机械臂之间的通信中断。

步骤2：配置主从模式

完成CAN总线连接后，为每个机械臂分配角色。

主臂(Leader Arm)

主臂作为指令来源。

职责：

•生成运动指令

•广播关节状态

•控制整体同步

从臂(Follower Arm)

从臂执行主臂发出的运动指令。

职责：

•接收主臂的运动数据

•复制关节轨迹

•实时镜像主臂的姿态

配置完成后，请保存所有参数后再继续操作。

启用前安全警告

⚠️ 启用主从模式前请阅读此内容

在分配主从角色之前：

1. 将两个机械臂靠近其初始位置。

2. 确保工作区域整洁。

3. 移除机器人周围的所有障碍物。

当同步功能启用时，跟随臂会立即尝试与领头臂的当前姿态保持一致。

如果初始姿态差异较大，跟随臂可能会快速移动，从而可能导致：

•机器人碰撞

•夹持危险

•硬件损坏

•人身伤害

为确保安全运行，请在启用同步前始终对两个机器人进行对准。

步骤3：验证领航-跟随同步

配置完成后，确认通信和同步功能正常工作。

验证流程

1. 检查CAN连接

确认：

•CAN H正确连接

•CAN L正确连接

•无松动的线缆

2. 验证控制模式

确认：

•主控模式已启用

•从控模式已启用

•参数已成功保存

3. 移动导引臂

•手动操作导引臂。

4. 观察跟随臂

跟随臂应：

- 随着每个关节的运动同步移动

- 模拟末端执行器的轨迹

- 保持平滑且同步的运动

成功跟踪表明Leader-Follower控制正在正确运行。

软件版本说明

版本1.1 API限制

对于NERO软件版本1.1：

当启用Leader-Follower模式时：

•API访问仅限于由领导臂发出的命令。

•无法单独查询独立的跟随臂状态信息。

开发人员在构建自定义应用程序时，应在记录数据或实现监控系统时考虑此行为。

结论

通过简单的CAN总线连接，两个NERO 7自由度机械臂可配置为同步的领带跟随系统，实现轨迹实时复制和协调运动控制。

该配置特别适用于：

- 嵌入式人工智能开发

- 远程操作平台

- 模仿学习流程

- 机器人数据采集

- 研究与教育

遵循本指南中的接线、配置及安全建议，开发者可快速部署一个可靠的双臂机器人平台，用于实验和应用开发。

常见问题

Q1：启用领带跟随模式后，从动臂为何突然移动?

当启用领带跟随模式时，从动臂会立即尝试与领臂当前姿态保持一致。如果两臂初始位置差异较大，从动臂可能会执行快速的校正动作。

Q2：从动臂未跟随领臂，应首先检查哪些内容?

请确认以下事项：

- CAN H 和 CAN L 接口已正确连接

- 领导臂与从动臂模式已正确配置

- 配置设置已保存

- CAN电缆连接牢固

两个机械臂均运行兼容的软件版本。

大多数情况下，错误的CAN线缆连接或未保存的配置参数是根本原因。

Q3：为什么跟随臂在正常工作一段时间后突然停止响应?

这种行为通常由以下原因引起：

- CAN接口松动

- 电源不稳定

- CAN总线通信中断

- 软件配置更改

重启系统前，请检查电缆完整性、电源稳定性及通信状态。

Q4：如果跟随臂的动作与主臂动作不完全一致，我该怎么办?

请检查以下内容：

- 关节校准状态

- 零点位置精度

- 机械干涉

- 固件版本一致性

- CAN通信质量

轻微的跟踪误差通常可以通过重新校准两个机械臂，并确保它们从相似的初始姿态启动来减少。

本文编译自hackster.io