20美元开源板给机械臂关节加第二只眼睛,误差压掉78%

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09:56

3D打印机械臂最让人上头的,不是电机不够力,是电机在转、末端不动。

这叫齿隙,也叫回差:打印出来的齿轮和减速箱之间总有空行程,方向一反转,电机先白走一段,负载才跟上。工业关节早就靠双编码器治这事,只是它长期属于高端选配。11月9日,Arctos Robotics 把 CLMD 更新到 1.5——一块 20 美元的开源闭环步进驱动板,还能在减速箱输出端再接一颗编码器,GitHub 上已经 149 star。官方一句话讲清了它的用处:用第二颗编码器,修掉减速箱游隙带来的关节位置误差。哔哩哔哩知乎GitHub

20美元开源板给机械臂关节加第二只眼睛,误差压掉78%

四组测试,数字很干脆

台架是 Arctos v2 第四轴那个 45:1 的 PLA 复合行星减速箱,NEMA 17(17HS3401)电机、12V 供电、30 电机 RPM,0° 到 8° 来回跑三趟,每段取稳定后 0.2 秒的中位角度,六个端点算 RMS:

  • 开环、不修正:电机轴 2.748°

  • 只用电机端编码器闭环:电机轴 0.168°

  • 装了输出端编码器但只记录:输出端 0.065°

  • 输出端也闭环:输出端 0.014°

第三组到第四组,误差降了约 78%。GitHub哔哩哔哩哔哩哔哩

为什么非得两颗

B站搬运版的评论区问得很直接:关节处放一个不就够了?

分工是这样——电机端 TLE5012B(15 位,约 0.011°/格)必装,管快速的电机位置环;输出端那颗 MT6701(14 位,约 0.022°/格,国产 MagnTek 芯片,数据手册就是中文版)选配,它不负责电机端那个快速内环,只负责告诉你关节真实在哪。固件里 `joint_mode` 三档:0 关、1 只监测、2 输出端闭环。开到 2,控制器会故意让电机多走一点,把齿隙吃掉。GitHub

20美元开源板给机械臂关节加第二只眼睛,误差压掉78%

官方的调试顺序有点死板,但建议照做:先 Monitor,盯着"实际行程 / 理想行程 / 差值",双向小步跑几趟导出 CSV,确认方向和减速比没错再切 Control。`joint_tolerance_deg` 默认 0.1°(输出端),`joint_max_error_deg` 默认 0.5°,超了就断驱动报故障——这个上限必须大于你实测的反向游隙,设小了反而不许修正。

78% 这个数,得留一手

项目方自己把话写明白了:这些数字只描述这套装置上记录到的编码器读数,要确立绝对精度得拿独立仪器再测。而且输出端一格就是 0.022°,RMS 完全可能小于一格。评论区那句"最终精度卡在编码器精度上",文档里其实是认的。GitHub

FAQ 里还有一串别指望:不是 FOC、也不是扭矩控制;不支持外部 STEP/DIR 脉冲,没有 G-code 和 Wi-Fi,控制路径就是 CAN(500 kbps)加 USB;256 细分跑的是 SpreadCycle,芯片支持的静音 StealthChop 没开;电流请求上限 1641 mA RMS,那是量程不是热额定;断电不记多圈位置,开机得回零;所谓"MKS 兼容"只实现了协议子集,别当直接替换。

国内怎么落地

对国内玩家最友好的一点:硬件给的是 EasyEDA 工程文件(.epro2),外加 Gerber、BOM、贴片坐标和 STEP 模型,PCB v3 是 2026-10-23 导出的。EasyEDA 和立创EDA 同源,打样贴片这条链不用自己转格式——B站评论区已经有人认出板子的 3D 渲染出自立创EDA。

20美元开源板给机械臂关节加第二只眼睛,误差压掉78%

想买整板:仓库里没有店铺链接,20 美元是维护者的板子报价,运费、税和那颗选配的 MT6701 都得另外问。授权倒是痛快,硬件 CERN-OHL-S-2.0、固件 GPL-3.0-or-later,允许自己打板也允许卖板,条件是给出完整源文件或源位置、保留声明;这次发布还把早先打算用的"非商业"条款换成了开源条款。GitHub哔哩哔哩

一个能省你一晚上的坑

输出端 MT6701 用的是 YYC-MT6701CT 模块,五个脚:5V、GND、MD、SDA、SCL。

  • MD 必须接 3.3V。接地会切到 ABZ/UVW 模式,悬空也不行——早先读数时好时坏就是这个原因,接对之后诊断抓包 700/700 全部成功。GitHub

  • 模块上标着 5V,但要按 3.3V 供电,因为 ESP32 的 GPIO 不耐 5V(芯片本身供电范围 3.0–5.5V)。

  • 必须装一颗径向充磁磁铁,参考 Ø6×2.5mm、间隙 0.5–2mm。I²C 能读到数据不等于位置有效,这一路没有 CRC,也没有磁场质量标志。

该不该上

已经在用 SO-ARM100 那类总线舵机、只想把模仿学习跑通的,没必要动。真在折腾 6 轴臂、自己会打板贴片、又被回差磨到没脾气的,这块板把"双编码器"从关节模组的报价单里拽了出来,价格是一顿外卖。哔哩哔哩

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评论区还提到一个更远的玩法:两颗编码器的角度差可以当串联弹性驱动里的弹簧,用来估输出扭矩。不过 FAQ 已经划清界限——当前版本不是扭矩控制器。那是方向,不是功能。知乎

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