桌面六轴机械臂：逆运动学、视觉抓取、ROS2 驱动，工业机器人核心课的实体教具。
灵臂（SMG-003）是一台桌面级六轴机械臂，工作半径约 320 毫米、末端重复定位精度 ±1 毫米。它的构型与工业现场的多关节机器人完全一致（J1 基座回转 / J2 大臂 / J3 小臂 / J4 腕部回转 / J5 腕部摆动 / J6 末端回转），因此学生在这台设备上学到的坐标系、DH 参数、逆运动学，可以直接迁移到真实的工业机器人上。
套件完整覆盖「手眼标定 → 目标检测 → 逆运动学解算 → 轨迹规划 → 抓取放置」这条工业抓取标准链路。配合随机附赠的鱼眼摄像头与棋盘标定板，学生可以在两节课内完成一套可稳定复现的视觉抓取系统。
控制器基于 ROS2 构建，提供 MoveIt2 配置包与 RViz 仿真场景，既可以在真实设备上跑，也可以先在虚拟环境中验证轨迹，避免频繁碰撞损伤设备——这正是工业界「仿真先行」的标准工作流。
从工程角度看，机械臂是「把数学变成动作」的最佳载体。一次成功的抓取，背后是四个坐标系的连续变换：像素坐标 → 相机坐标 → 机器人基座坐标 → 关节角度。学生在这里第一次真正用上矩阵、齐次变换和三角函数，而不再只是纸面上的公式。当代码第一次让机械臂精准地伸向那个方块时，抽象的数学突然有了重量。
J1–J6 全回转构型与工业机械臂一致，DH 参数完整公开，学完可直接迁移。
附赠摄像头与标定板，覆盖手眼标定、YOLO 检测、抓取点计算到实际抓取的完整流程。
提供标准 URDF 与 MoveIt2 配置，支持 RViz 仿真、轨迹规划与碰撞检测。
谐波减速 + 闭环步进，末端重复定位精度约 ±1 mm，满足教学与轻量科研需求。
标配真空吸盘与二指夹爪两种末端，磁吸快换，3 秒完成切换。
提供完整 Python 与 C++ 接口，一行代码控制单轴，也可直接下发笛卡尔目标位姿。
每个项目都有明确目标、可执行步骤与交付产出，学完即可写进作品集或课题报告。
任务目标：让机械臂准确到达相机看到的指定像素位置。
交付产出：产出：一份标定报告（含误差统计）+ 可复用的标定工具脚本
任务目标：识别随机摆放的三种颜色方块，把它们分拣到对应料盒。
交付产出：产出：可连续运行的分拣程序 + 成功率统计报告
任务目标：在多障碍环境中，让机械臂用平滑轨迹把物体从 A 搬到 B。
交付产出：产出：一段带障碍规避的搬运演示 + 仿真与实机结果对比
| 阶段 / 模块 | 内容要点 | 课时 | 完成后可达成 |
|---|---|---|---|
| 模块一 · 机械臂结构与运动学（6 课时） | 关节构型、DH 参数、正运动学与逆运动学解算 | 6 课时 | 能用代码算出任意位姿的关节角 |
| 模块二 · 控制与轨迹（6 课时） | 关节控制、笛卡尔控制、轨迹插补与速度规划 | 6 课时 | 完成平滑的点到点搬运 |
| 模块三 · 机器视觉与标定（8 课时） | OpenCV 基础、目标检测、手眼标定与坐标变换 | 8 课时 | 完成手眼标定并输出误差报告 |
| 模块四 · 视觉抓取项目（8 课时） | 抓取位姿计算、抓取流程设计、失败重试与成功率统计 | 8 课时 | 完成多物体分拣闭环项目 |
| 模块五 · ROS2 与仿真（6 课时） | URDF、MoveIt2、RViz/Gazebo 仿真与实机联调 | 6 课时 | 在仿真中完成避障搬运 |
不讲黑箱：把关键原理拆开说明，帮助学习者理解「为什么这样设计」。
正运动学是「已知关节角算末端位置」，唯一解；逆运动学是「已知末端位置求关节角」，可能有多解、无解或奇异位形。手臂伸直、两轴共线等奇异位置附近，关节角会剧烈变化甚至无法求解。灵臂的控制器内置解算与奇异规避策略，学生可以在示教软件上直观看到「手臂伸直时为什么不好用」。
相机看到的是二维像素，机械臂需要的是三维位姿，两者之间差了镜头内外参、安装位姿与坐标系原点。手眼标定就是用若干组对应点求解这个变换矩阵。标定精度直接决定抓取精度——这也是工业现场把标定当成「工序」而非「步骤」的原因。
抓取失败极少是「夹爪没力」，更多是位姿误差、物体表面摩擦系数低或抓取点选在重心之外。工程上通过加装软质指尖（提高摩擦）、选择靠近重心的抓取点、增加抓取前的视觉复核来提升成功率。学生统计数据时会明显感受到：成功率从 60% 提到 90%，靠的往往是一系列细节而非一个大招。
在 RViz/Gazebo 里验证轨迹，成本为零；在实机上撞坏一次，成本可能是几百元加三天工期。工业界几乎所有机器人编程都遵循「离线仿真 → 实机验证」的流程。灵臂把这条流程做成教学环节，让学生从一开始就养成正确的工作习惯。
| 机械参数 | |
| 自由度 | 6 DoF（J1–J6 全回转） |
|---|---|
| 工作半径 | 约 320 mm |
| 额定负载 | 500 g（峰值 750 g） |
| 重复定位精度 | ±1 mm |
| 最大关节速度 | 180°/s |
| 整机重量 | 约 3.2 kg |
| 控制与驱动 | |
| 驱动方式 | 闭环步进电机 + 谐波/行星减速 |
| 控制器 | ARM Cortex-A 主控，内置运动学解算 |
| 通信 | USB / Ethernet / Wi-Fi |
| 控制频率 | IK 解算 100Hz，轨迹插补 50Hz |
| 感知系统 | |
| 摄像头 | 鱼眼广角摄像头 ×1（1080P） |
| 标定板 | 棋盘格标定板 ×1（含支架） |
| 末端与电源 | |
| 末端执行器 | 真空吸盘 ×1 + 二指夹爪 ×1（磁吸快换） |
| 电源 | DC 24V 6A 适配器 |
| 软件 | |
| 操控方式 | Python SDK / C++ SDK / ROS2 / 图形化示教 |
| 仿真 | MoveIt2 + RViz / Gazebo |
| 支持系统 | Ubuntu 22.04、Windows 10/11 |
* 以上参数为标准配置实测值，受使用环境影响可能存在合理偏差；支持按项目需求定制配置，具体以合同技术附件为准。
按学习阶段逐步加装，一套平台可以持续用到更高阶的项目与课题。
| 配件 / 升级项 | 说明 | 参考价 |
|---|---|---|
| 力传感器末端包 | 一维力传感 + 柔顺控制示例，可做简易装配 | ¥2,199 |
| 加长臂展套件 | 延长连杆，工作半径提升至约 420 mm | ¥899 |
| 传送带联动套件 | 小型传送带 + 光电触发，实现「来料即抓」 | ¥1,899 |
| 多料盘与工装包 | 分拣料盘 ×4 + 定位工装，构成完整工作台 | ¥699 |
| 备用夹爪与吸盘 | 二指夹爪 + 真空吸盘各 ×1 | ¥399 |
| 桌面安全围栏 | 亚克力防护罩与急停按钮 | ¥599 |
课堂上最常遇到的几类问题与处理办法，先自查再求助，效率更高。
| 现象 | 可能原因 | 排查 / 处理 |
|---|---|---|
| 机械臂到达位置有固定偏差 | 标定矩阵不准或抓取高度与标定平面不一致 | 重新采集标定点并覆盖抓取高度；检查相机与机械臂相对位置是否被碰动 |
| 抓取成功率忽高忽低 | 光照变化导致颜色阈值失效 | 改为使用带光源的固定工位，或切换到基于深度学习的目标检测以提升鲁棒性 |
| 运动中出现明显顿挫 | 速度或加速度设置超过关节能力 | 降低最大速度与加速度，改用连续轨迹（而非点到点）规划 |
| RViz 中报错无法规划 | 起始状态与当前实际关节角不一致 | 在 RViz 中先同步「当前状态」，确认起始位姿不在碰撞或奇异状态 |
不确定选哪一套？这里是同系列产品的定位差异，也可直接咨询顾问获取推荐。
| 型号 | 定位 | 与本品差异 |
|---|---|---|
| SMG-003 灵臂·六轴机械臂 | 教育 · 进阶（本型号） | 6 轴 + ROS2 + 视觉抓取全流程，¥2,999 |
| SMG-009 GenkiArm 桌面机械臂 | 科研 · 进阶 | 力矩感知 + 行为克隆，精度更高，适合算法研究 |
| SMG-017 桌面协作机械臂 | 工业 · 轻量协作 | 拖拽示教 + 碰撞检测，面向人机协作与集成场景 |
以下为公开资料对标的同类产品参数与参考价，用于选型参照。
| 对标产品 / 型号 | 厂商 / 生态 | 关键参数 | 参考价 |
|---|---|---|---|
| 松灵 PiPER | 松灵机器人 | 六轴 · 约 4.2 kg · 负载 1.5 kg · 臂展 626 mm | 约 ¥1.9 万级 |
| 越疆 Dobot Magician | 越疆科技 | 教育六轴 · 桌面级 · 吸盘/夹爪/3D 打印头 | 约 ¥1.5 万级 |
灵臂（SMG-003）覆盖手眼标定、视觉抓取与 ROS2 全流程，构型与工业六轴一致；参数取向参照松灵 PiPER 与越疆 Magician 的教育/轻量科研定位。
