华夫饼机器人开源硬件

描述

厨房正在发生变化，融入更多的机器人流程，让生活变得更加简单和高效。该按钮指示用户是否想制作华夫饼、用户是否喷了锅、是否合上了盖子以及用户何时收到华夫饼。

该系统使用三个主要组件：

• MSP 430
• 橙色PI
• 阿杜诺

MSP430 微控制器控制机器人的状态，并通过 I2C 将此信息发送到 OrangePI。它从 OrangePI 接收数据，指示华夫饼何时完成烹饪。MSP430 还控制华夫饼熨斗的旋转。

OrangePI 处理相机数据，从 MSP430 接收华夫饼状态，计算反向运动学并将角位置命令发送到 Arduino。从相机数据中收集绿色像素的数量，以指示华夫饼是否已完成烹饪。由于光照波动，绿色像素数是 20 张图像的平均值。然后将该平均值与之前的平均值进行比较。如果读数有很大差异，则表明 LED 已打开。如果计算到足够多的绿色像素（并且华夫饼已经烤了至少 90 秒），则华夫饼已经完成烹饪并被旋转到其原始位置以供移除。

由于 OrangePI 具有最强的计算能力，它用于计算反向运动学代码并通过 I2C 将角位置数据发送到 Arduino。根据从 MSP430 接收到的华夫饼状态发送不同的命令。Arduino 然后将这些命令发送到 Sainsmart 机器人手臂中的伺服电机。

花在这个项目上的大部分时间都集中在设置 I2C 通信、解决连接问题以及校准机器人代码上。松散的电线、多个逆向运动学解决方案、伺服电机齿轮的退化以及伺服电机扭矩能力的计算是该项目面临的最大问题。当 I2C 通信失败时，通常是由于电路板上的电线松动造成的。有时，机器人手臂会被编程为移动通过具有多个解决方案的点，从而导致手臂以不希望的方式移动。这是通过降低速度和稍微改变路径来解决的。经过多次迭代，两个微型伺服电机中的齿轮出现了劣化。替换件必须稍作修改（钻螺丝孔），但比原来的要好得多。

对于可用于该项目的伺服电机，使用伺服电机提升华夫饼熨斗需要的扭矩太大。因此，抬起华夫饼熨斗和取出华夫饼的任务就交给了用户。此外，机械臂举起 2 小杯面糊，以尽量减少扭矩。

对于此项目的未来迭代，建议使用更强大的伺服电机来自动打开/关闭华夫饼熨斗，以及自动放置/倒出杯子和面糊的系统。此外，系统可以更好地组织起来，让用户更好地触及面糊杯放置位置和按钮。