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# 🤖 机器人手臂（6自由度参数化机械臂工程）
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基于 [CadQuery](https://github.com/CadQuery/cadquery) 的参数化 6 自由度人形机械臂建模工程。对标智元灵犀 X1 构型，采用 6 颗 60mm 标准减速电机模组，支持全参数化建模、动态全域碰撞检测、制造文件（STEP/STL）导出及单文件离线三维交互查看器。
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## 🌟 核心设计特性
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1. **一体化直锁电机**：全面取消外挂独立端面齿联轴器，所有关节由 3×M2 沉头螺钉直锁电机输出轴，轴向尺寸大幅压缩，刚度显著提升。
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2. **五级流线圆角系统**：建立统一的有机曲面过渡规范（R=1.5mm 微圆角 ~ R=15mm 视觉主导大圆角），彻底消除锐边与机械生硬台阶。
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3. **全行程动态零干涉**：经 `sweep_v2.py` 多进程全域扫描与二分逼近验证，各自由度极限角度下实现 0 碰撞。
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4. **100% 流形单实体**：9/9 构件均为无缝单一实体拓扑，完全杜绝浮动壳体与布尔破碎，满足 FDM/SLA 打印及 CNC 加工要求。
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## 🚀 快速上手
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### 1. 编译并导出最新模型
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一键重新生成全部 9 个打印构件、装配体、STEP/STL 制造文件及 3D 查看器数据：
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```bash
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python src/arm_model.py
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```
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> 导出的 STEP 文件保存在 `out/parts_step/`，STL 保存在 `out/print_stl/`，圆角专用版保存在 `out/v2_rounded/`。
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### 2. 全行程动态防碰撞扫描
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多进程并行扫描全关节运动极限硬边界，并更新滑动安全范围：
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```bash
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python src/sweep_v2.py
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```
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### 3. 三维交互查看器
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- **使用方式**：直接双击打开项目根目录下的 **`机器人手臂3D查看器.html`** 即可在任意浏览器全屏交互查看（纯本地离线单文件，无需任何外网或 CDN）。
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- 支持：全自由度姿态滑块调节、部件爆炸图、单零件孤立透视、应力与干涉显示。
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## 📁 项目目录结构
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机器人手臂/
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├── 机器人手臂3D查看器.html # 单文件内置 3D 查看器（双击即用）
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├── README.md # 本说明文档
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├── src/ # 核心源码目录
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│ ├── arm_model.py # ⭐ 唯一权威主力建模脚本（含五级圆角与最新几何）
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│ ├── sweep_v2.py # ⭐ 权威动态碰撞检测与行程扫描工具
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│ ├── arm_build.py # 底层几何基础库与通用装配/导出函数
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│ ├── build_viewer.py # 3D 查看器打包生成脚本
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│ ├── human_layout.py # 机械臂各关节运动学拓扑与唯一事实参数源
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│ ├── filletlib.py # 圆角与倒角工具函数
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│ ├── strength_check.py # 刚度与应力分析
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│ ├── torque_balance.py # 关节力矩平衡校核
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│ ├── arm_model_v2_rounded.py # 兼容重定向文件（导向 arm_model.py）
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│ └── legacy/ # 历史演进版本备份目录（h1 初版、h2 优化版）
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├── docs/ # 详细技术报告与工程图纸
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│ ├── optimization_report.md # 几何优化综合报告
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│ ├── optimization_technical_details.md # 圆角与曲面数学实现详解
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│ ├── optimization_usage_guide.md # 3D 打印与装配实操指南
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│ ├── 动态碰撞测试报告.md # 动态行程扫描与硬限位测试明细
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│ ├── travel.json # 各关节实测行程与软限位配置
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│ ├── bom.json # 零件明细与质量属性表
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│ └── history_reports/ # 历史各阶段迭代交付总结归档
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├── web/ # 查看器底层模板与几何网格数据 (mesh_arm.json)
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└── out/ # 编译制造产物
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├── parts_step/ # 各零件标准 STEP 实体
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├── print_stl/ # 各零件 3D 打印 STL 文件
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├── v2_rounded/ # 深度圆角零件文件
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└── assembly/ # 整臂装配体 STEP (含 ROBOT_ARM.stp)
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## 🦾 机械臂构件清单 (P01 ~ P09)
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| 构件编号 | 构件名称 | 关联驱动关节 | 设计说明 |
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| **P01** | 胸板 / 安装板 | 根基固定 | 12mm 基础基座，预留 4x M4 紧固位与躯干走线窗 |
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| **P02** | 底脚 / 支撑座 | 根基固定 | 200×320mm 重型防倾覆底盘，提供稳固调试基座 |
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| **P03** | 肩吊臂 / 肩机舱 | J1 驱动抱紧 | 仿生规整风道机舱，带 7 组轴向散热格栅，抱紧 M1 电机 |
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| **P04** | 肩叉 | J1 ➔ J2 | 90° 一体化高刚度正交转向肘，直锁 M1，抱紧 M2 |
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| **P05** | 大臂旋转座 | J2 ➔ J3 | 16 层 Loft 曲面平滑过渡，直锁 M2，后侧刚性抱紧 M3 |
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| **P06** | 大臂骨架 | J3 ➔ J4 | 流线型工字背脊骨架，直锁 M3，下端抱紧 M4 肘电机 |
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| **P07** | 小臂骨架 | J4 ➔ J5 | L 型圆弧强化立柱，大范围自由运动避让，抱紧 M5 |
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| **P08** | 腕偏转座 | J5 ➔ J6 | 16 层 Loft 双曲面过渡，直锁 M5，立式抱紧 M6 腕旋转电机 |
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| **P09** | 工具法兰 | J6 输出 | 直锁 M6 输出轴，标准工业 ISO 法兰（4x M4 螺孔 BCD 40mm） |
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## 📚 详细文档导航
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- 📘 **设计与制造**：
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- [几何优化技术详解](file:///g:/Robot_v2/机器人手臂/docs/optimization_technical_details.md)
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- [3D打印参数与装配指南](file:///g:/Robot_v2/机器人手臂/docs/optimization_usage_guide.md)
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- [力矩平衡与承载报告](file:///g:/Robot_v2/机器人手臂/docs/torque_report.md)
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- 🔬 **测试与校验**：
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- [动态防碰撞扫描报告](file:///g:/Robot_v2/机器人手臂/docs/动态碰撞测试报告.md)
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- [零件干涉修复记录](file:///g:/Robot_v2/机器人手臂/docs/零件干涉修复报告.md)
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- 📦 **历史迭代总结归档**：
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- [docs/history_reports/](file:///g:/Robot_v2/机器人手臂/docs/history_reports/)（包含以往全部各阶段对比与完成总结）
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