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Physical Operations Platform
NormaCore ElRobot 是一款约 220 美元的全 3D 打印 7+1 自由度机械臂,专为 Physical AI 研究与模仿学习设计。本教程带你从零开始完成 ElRobot 机械臂的 3D 打印、组装和软件接入:从下载预配置打印文件、打印校准,到伺服电机装配,再到用 Station 平台录制训练数据集,一篇讲透。
🤖 认识 ElRobot:为什么选这款 7 自由度机械臂?
ElRobot 由「主臂(Leader)」+「从臂(Follower)」双机架构组成:用手动操控主臂,从臂实时镜像跟随,这套结构天生适合遥操作与模仿学习数据采集。
| 关键参数 | 数值 |
|---|---|
| 自由度 | 7+1(含夹爪) |
| 臂展 | 430 mm |
| 整机重量 | 约 800 g |
| 单臂成本 | 约 $220 |
| 打印耗材 | 约 680 g PLA(主臂 320 g + 从臂 360 g) |
核心亮点:
- ⚙️全 3D 打印:无定制硬件,打印 + 加装舵机即可
- 🧠为 AI 而生:官方配套 NormaCore Station 数据采集与推理平台,以及 SmolVLA 微调工具
- 📖资料齐全:装配手册、3MF/STL/STEP 源文件、URDF 仿真模型一应俱全
📋 完整物料清单:220 美元预算拆解
主臂与从臂共享核心结构,但电机和供电方案不同。核心物料如下(详见 hardware/elrobot/README.md):
| 物料 | 数量 | 单价 | 说明 |
|---|---|---|---|
| ST3215 舵机(12V/30kg) | 8 个 | ~$22 | 从臂电机,注意 AliExpress 为 6 只装 |
| ST3215 舵机(7.4V 低减速比) | 8 个 | ~$20 | 主臂电机,高可反驱性,手感自然 |
| 串口总线舵机驱动器 | 2 块 | ~$5 | Waveshare 或 SeeedStudio 均可 |
| 12V/4A 电源 | 1 个 | ~$8 | 从臂供电 |
| 5V/3A 电源 | 1 个 | ~$5 | 主臂供电 |
| 有源 USB Hub | 1 个 | ~$24 | 摄像头大电流需求,必配 |
| 手臂/桌面摄像头 | 各 1 | ~$28 | 任意 UVC 摄像头均可 |
💡避坑提示:USB 线必须支持数据传输,纯充电线会导致电脑无法识别驱动板;舵机驱动板不走 USB 取电,电机由外部 DC 电源直接供电。
🖨️ 3D 打印指南:预配置 3MF 文件一键开打
Bambu Lab / Orca Slicer 用户(推荐)
直接下载预配置好的 .3mf 文件即可开打,省去切片调参:
| 方案 | 文件 | 总时长 |
|---|---|---|
| 纯 PLA(推荐) | print/basic/elrobot_full_basic.3mf | 29.5 h |
| AMS 单喷头(PLA + PETG 支撑) | print/ams/elrobot_full_ams.3mf | 42.5 h(A1/P2S) |
| AMS 双喷头 | print/ams/elrobot_full_ams_dual.3mf | 32 h(H2D) |
打印前记得在切片软件里做两件事:
- 摄像头支架:文件内含 3 种支架,按你的摄像头型号保留对应的那一个,删掉其余;
- 驱动器外壳(可选):按你的舵机驱动板品牌(Waveshare / SeeedStudio)保留对应外壳。
其他打印机用户:打印前检查清单与切片参数
任意校准良好的 FDM 打印机都可以,使用 STL 源文件 手动切片。模型按0.4 mm 喷嘴 / 0.2 mm 层高设计。
打印前检查清单:
- ✅校准:确认 E-steps / Flow rate 准确,保证尺寸精度
- ✅调平:首层必须完美,防止翘边
- ✅方向:合并版 STL 已按最佳打印方向导出,不要随意旋转
切片参数速查:
| 文件 | 壁层数 | 支撑 | 裙边 |
|---|---|---|---|
panels.stl | 默认 | 无 | 无 |
regular_parts.stl | 默认 | 树状 | 自动 |
strong_parts.stl | 6 | 有 | 有 |
🔧 机械臂组装教程:从零件到成品
你需要准备:PH1、PH2 螺丝刀 + 上表全部物料。
官方提供两份 PDF 装配手册,全程图解:
- 👉 从臂装配手册(完整步骤)
- 👉 主臂装配手册(仅展示与从臂不同的步骤)
建议顺序:
- 先装从臂(关节 → 舵机 → 线束 → 夹爪)
- 再装主臂(结构相同,区别在低减速比舵机与手柄/扳机配件)
- 最后按 摄像头支架表 将对应支架卡扣到夹爪上——支架是可换模块,三种规格分别适配 27 mm 孔距 U20 摄像头、34 mm 孔距昼夜摄像头和普通网络摄像头
💡为什么主臂要选低减速比舵机?从臂的 30kg 舵机摩擦大、手感发涩;主臂用 1:147 / 1:191 低减速比型号,反驱性高,操作者几乎无阻力地操控主臂,才能获得精准的遥操作手感。
💻 接入 NormaCore Station:遥操作与实时调试
装好硬件只是开始。NormaCore Station 是官方的实时机器人平台(数据采集、推理、控制),单二进制 + Web UI,浏览器打开即用:
接入流程:
- 从臂、主臂的驱动板分别用数据线接入有源 USB Hub(主臂)或电脑
- 启动 Station 并连接机器人 IP,Web 页面显示
CONNECTED即成功 - 在 Web Playground 可先在线体验 URDF 虚拟操控(离线练习不伤硬件)
Python 用户还可以用 station_py 客户端 直接调用命令,仓库里附有用它控制 SO-101 类机械臂的示例:examples/so101-autocalibration-py、examples/st3215-remote-teleop-py。
📊 录制模仿学习数据集:3 步导出 Parquet
ElRobot 的定位是 AI 研究,官方数据流非常顺滑(完整文档见 docs/datasets/export-parquet/datasets-export.md):
- 打开始标签:点击 Station 的
Tag按钮命名开始帧 - 录制:默认单集 45 秒,两次录制之间至少间隔 5 秒(建议 8 秒复位时间)
- 打结束标签 → 查帧号:在
History页面找到两个标签对应的帧号 - 导出:用
dataset-generator命令按帧号区间导出.parquet文件,即可投入 SmolVLA 训练
💡 若导出时提示
insufficient commands (93 < 100),加-episode.min-commands参数重新导出即可。
📁 完整资源路径一览
| 资源 | 路径 |
|---|---|
| ElRobot 文档 | hardware/elrobot/ |
| 打印文件(3MF) | hardware/elrobot/print/ |
| STL 模型 | hardware/elrobot/STL/ |
| STEP 源文件 | hardware/elrobot/STEP/ |
| URDF 仿真模型 | hardware/elrobot/simulation/elrobot_follower.urdf |
| 平行夹爪(ElRobot/SO-101 通用) | hardware/pgripper/ |
| 夹爪装配手册 | hardware/pgripper/Gripper_ElRobot.pdf |
| Station 软件 | software/station/ |
| SmolVLA 训练/部署 | software/ai/smolvla_py/ |
所有打印与模型文件都包含在 norma-core 仓库 中,克隆后即可使用:
git clone https://gitcode.com/gh_mirrors/no/norma-core✅ 总结
用约 220 美元和一台 FDM 打印机,你就能拥有这条 430 mm 臂展、7+1 自由度的 ElRobot 机械臂:3MF 文件一键开打,PDF 手册逐步装配,再配合 Station 平台即可开始遥操作和模仿学习数据采集。对于想低成本进入 Physical AI 研究的新手来说,这是目前性价比极高的完整方案。
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