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智元靈犀X1 OmniPicker 產品手冊

發布時間：2024-11-14 00:00:00

1.安全須知

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

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

  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)時立即斷開電源。

  4. 定期檢查：定期進行維護和檢查，確保機器的組件如電機、電源等正常運行，避免因老化或損壞導致的危險。

  5. 防止誤用：確保機器不會用于任何不當、危險或法律禁止的場景。


2.產品簡介


2.1 產品概述（更新時間：2024.12.27）

智元靈犀X1 OmniPicker是一款自適應的通用夾爪。融合了不同模態的夾爪設計的優點，只用一個主動自由度就可以實現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，非常適合用于機器人和各種機械臂的抓取，除了人形機器人，工業臂、協作臂都能用，我們提供多種軟件通信協議開發接口。此外夾爪還帶主動力控，不論是用于數據采集，還是任務作業都有很好的效果。

1.png



2.2 主要特性

? 超低BOM成本

? 自適應模式&夾持力

? 支持夾持力自鎖

? 前饋力控

? 驅動內置


2.3 產品參數

智元靈犀X1 OmniPicker關鍵產品參數典型值如下

參數

典型值

產品重量

0.43kg

最大夾持力

30N

最大推薦負載1.5kg

最大行程

120mm

打開/閉合時間

0.7s

重復定位精度

±0.05mm

通信協議

CAN、CANFD、RS485、串口

額定工作電壓

24V DC




3.產品安裝說明

3.1 裝箱清單

1. OmniPicker*1

2. CANFD配線*1


3.2 靈犀X1組件作業說明

在購買的智元靈犀X1通用人形套餐中準備如下物料，并自備如下工具


序號

物料名稱

數量

1

OmniPicker

1

2

超短頭內六角螺栓M3x6

3

3

后蓋

1

4

手轉接支架

1

5

圓柱頭內六角螺絲M4x8

4

6

手鏈接支架

1


序號

工具名稱

型號/規格

1

內六角扳手

H2

2

內六角扳手

H2.5

3

內六角扳手

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顆沉頭內六角螺絲M2.5x8用H2內六角扳手取下后得到后蓋；

111.jpg



STEP2：如圖2，用H2.5內六角扳手將3顆超短頭內六角螺絲M3x6擰入后蓋，固定在手轉接支架上；

222.png


STEP3：如圖3，用H2內六角扳手將第1步拆下的4顆沉頭內六角螺絲M2.5x8裝回夾爪上；

333.png



STEP4：如圖4，用H3內六角扳手將4顆圓柱頭內六角螺絲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；

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

STEP7：插入夾爪線纜。

NOTE：后蓋和手轉接支架固定時注意安裝方向


3.3 使用其他機械臂（更新日期：2024.12.16）

用戶如將OmniPicker接到其他機械臂上，可參考如下安裝接口圖紙自行設計轉接件，并按照3.2 靈犀X1組件作業說明 完成組裝。


1731570018455666.jpg



4.產品尺寸信息

4.1 外部尺寸圖

如下展示了OmniPicker打開和閉合狀態下的外部尺寸


1731570188389714.png

000.png




5.電氣接口互聯（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

PIN定義

數量

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.如夾爪版本號為30，即控制板中紅框為撥碼開關，其接口引腳定義如下表所示：

序號

PIN定義

數量

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身底部的14位SN碼區分兩種夾爪， 區分方式如下，

SN第6、7位為夾爪版本號，有20和30兩種，

X1 0 06 20 XXXXXXX               X1 0 06 30 XXXXXXX

兩種夾爪差異點為PCBA，具體見 5.2 通信方式選擇



5.2通信方式選擇

打開機器后蓋，可根據下圖中紅框標出的內容區分兩種夾爪PCBA狀態，進而采用不同的操作方式。

1. 如夾爪版本號為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的通信方式。跳線電阻默認焊接在CAN/CANFD上。如需切換到其他通信方式則對應PCBA絲印，將原CAN/CANFD的跳線電阻拆除后焊接到相應的通信接口電阻焊盤上。RS485焊接紅框上方兩個電阻，UART則焊接紅框下方兩個電阻。


1.png


2. 如夾爪版本號為30，即控制板中紅框為撥碼開關，則按照如下操作方式。

a. 默認為CAN/CANFD，3和4引腳為ON的狀態，其他引腳處于OFF狀態。

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

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


2.png


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

? 當使用 CAN/CANFD/RS485 通信方式時，需要保留該電阻，出廠默認焊接

? 當使用 UART - TTL 通信方式時，需要手動拆除該電阻


3.png

 

6.通信接口及協議 

OmniPicker同時配備了多種通信接口，用于適配不同的工作環境。

一般配置步驟如下：

a. 先根據 5.電氣接口互聯 中的說明選擇對應的通信接口，默認為CAN/CANFD

b. 通過USB連接上位機配置夾爪參數

c. 將夾爪接入對應的硬件系統中



6.1 LED狀態指示


LED

含義

白色閃爍

失能狀態

綠色常亮

使能狀態（默認上電自使能）

紅色常亮

錯誤狀態

藍色常亮

電機校準中（出廠默認校準完畢）


6.2上位機控制（更新日期：2025年1月14日）

上位機可以通過命令行顯式的更改參數，在第一次使用時建議充分了解其配置參數。


6.2.1 使用方法

準備一臺Windows系統的電腦，并下載上位機軟件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，夾爪會自動閉合以尋找零位，若未能閉合則需停止使用，檢查夾爪運動是否流暢。

用 USB-C 數據線將夾爪連接至電腦，并打開上位機軟件。等待上位機識別成功后，會有如下顯示：


22.png


此時，編號為 000032843334 的設備在上位機中的索引名為 ref0 。

在上位機中直接鍵入 ref0 并敲擊回車，會顯示當前夾爪的基本信息。根據下圖所示，當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總線的節點ID。可以直接查看其數值，也可以使用 = 進行賦值。執行以下命令。

 

ref0.can_node_id=8    // CAN ID設置為8


44.png


所有的參數變更，都需要調用 save_config() 方法進行保存，而該操作需要在 失能 狀態下進行。

 

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



55.png

注：所有參數變更，都在保存并重新上電后生效。



6.2.3 控制夾爪運動

1. 夾爪重新上電。（默認上電自使能）

2. 等待夾爪自動閉合。

3. 連接上位機，并調用 set_pos(x) 方法設置其位置，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) // 將夾爪運動至行程50%處。




6.3 CAN/CANFD 通信協議（更新日期：2024.12.27）

當夾爪使用CANFD進行通信時，波特率為 仲裁域1M（80%采樣點） + 數據域5M（75%采樣點），同時兼容波特率為1M（80%采樣點）的CAN協議。

注：CAN協議固件版本不低于 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 ref0.can_node_id

? Reserved ： 保留數據，寫0即可

? Pos Cmd ： 目標位置，數值范圍 0 - FF，0為夾緊，FF為完全張開

? Force Cmd ： 目標力矩，數值范圍 0 - FF，FF為最大力矩

? Vel Cmd ： 目標速度，數值范圍 0 - FF，FF為最大速度

? Acc Cmd ： 目標加速度，數值范圍 0 - FF，FF為最大加速度

?  Dec Cmd ： 目標減速度，數值范圍 0 - FF，FF為最大減速度


如控制夾爪運行至 50%行程處，其他參數可以全部給到最大值：

發送報文  00 7F FF FF FF FF 00 00


6.3.2 上行狀態

上電并使能成功后，每當夾爪收到一次控制指令，會立即上報一幀狀態數據。狀態幀定義如下所示。


CAN ID

DLCD0D1D2D3D4D5D6

D7

can_node_id

8Fault CodeStatePosVelForceReservedReserved

Reserved


?  ID ：夾爪的上行報文ID，對應 ref0.can_node_id

?  Fault Code ： 錯誤代碼，含義如下


Code

含義

00

無故障

01

過溫警報

02

超速警報

03

初始化故障警報

04

超限檢測警報

?  State ： 當前狀態，含義如下


Code

含義

00

已達到目標位置

01

夾爪移動中

02

夾爪堵轉

03

物體掉落


  • Pos ： 當前位置，意義同 Pos Cmd

  • Vel ： 當前速度，意義同 Vel Cmd

  • Force ： 當前力矩，意義同 Force Cmd

  • Reserved：預留位。D5-D7三字節數據會直接復制發送的數據包，可自行用作校驗，也可無視。


6.4 串口/485 通信協議


當夾爪使用 串口 TTL 或 485 進行通信時，波特率需要更改為 115200@8N1（8bit數據位，0校驗位，1停止位）。

注：串口總線也支持串行鏈接，節點ID 復用 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數據線將夾爪連接至PC，打開上位機，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 并進行保存。注：背部終端電阻需要拆除。

ref0.rs485_mode = 0  // 關閉 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并進行保存

ref0.rs485_mode = 1  // 打開 485模式，關閉 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。

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

? ID： 復用 can_node_id

? D3 - D10 ： 與CAN總線下行協議 D0 - D7 定義相同

? CheckSum ： D2 - D10 的數據和校驗，計算方法請參考下方Python代碼


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

 

如控制夾爪運行至 50%行程處，假設ID為1，其他參數全部給到最大值：

發送數據 41 41 01 00 7F FF FF FF FF 00 00 83


6.4.3 上行狀態


上電并使能成功后，每當夾爪收到一次控制指令，會立即上報一幀狀態數據。狀態幀定義如下所示，一幀12字節。


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

? ID： 復用 can_node_id

? D3 - D10：與CAN總線上行協議 D0 - D7 定義相同

? CheckSum：計算方法同下行協議，校驗范圍為 D2 - D10



6.5 固件升級


6.5.1 升級方法


1.夾爪上電連接PC，并打開 REF-CLI 上位機，確保設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，為校準做好準備。執行命令后，觀察夾爪，確認已經張開至50%。


圖片3.png


注：此步驟非常重要，請嚴格根據說明執行。


3.上位機中輸入升級指令并等待進度結束，其中 path_to_firmware_file 是固件在系統中的絕對路徑，此處以3.3.0版本為例。


ota(ref0, r"path_to_firmware_file") 


圖片4.png


注：升級過程中請注意不要操作或者挪動夾爪，以免導致USB通信異常。


4.升級完成后，終端中會重新出現 “恢復鏈接 REF XXX” 的提示。

注：若升級完成后，夾爪自動閉合，請跳過此步驟，直接前往5

觀察LED指示燈，等待白燈開始閃爍后，輸入校準命令。


ref0.motor.request_state(2)


圖片5.png


此時LED由白色閃爍變為藍色常亮，并且夾爪會開始慢速運動，此時不要操作夾爪，等待校準完成。

當校準成功后，夾爪會發出聲音，并且LED由藍色常亮再次變回白色閃爍。


注：在執行校準之前，若夾爪未能張開或已經無法控制，請按以下步驟手動張開夾爪。

a.拔掉電源以及所有連接線；

b.手動拆掉后蓋，如下圖；

c.手動拆掉控制板上的4個十字螺絲，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.手動逆時針旋轉磁鐵支架，直至OmniPicker張開約50%的行程，如下圖；

f. 復將控制板裝回，鎖緊4個十字螺絲；

g.蓋上后蓋，鎖緊螺絲。


1736826807364271.png


5. 夾爪重新上電，自動開機且閉合，升級完成。


圖片6.png


6. 若升級失敗，可以使用 flash_app命令重新寫入文件。

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

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協議報文支持

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，請查閱智元官網，或聯系智元服務人員獲取信息。


8. 附錄

請使用ROS2 Humble加載夾爪的URDF文件。

[robot_description.zip]


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