KI-programmierbarer Roboterarm auf Basis des STM32F4

Kunde

Ein Bildungsrobotik-Unternehmen, das einen kostengünstigen Desktop-Roboterarm für MINT-Lehrpläne der Mittel- und Oberstufe entwickelt.

Herausforderung

Entwicklung eines 4-DOF-Roboterarms unter 200 $, der präzise genug für Pick-and-Place-Aufgaben ist, sicher im Klassenzimmer eingesetzt werden kann und sowohl über visuelle Blöcke als auch über Python programmierbar ist.

Produktkonzept & Architektur

Ein STM32F407-MCU übernimmt die Echtzeit-Bewegungssteuerung (Trajektorienplanung, Schrittmotortreiber). Ein ESP32-S3-Co-Prozessor betreibt eine Kamera zur Objekterkennung.

Technische Lösung

Der STM32F407 führt FreeRTOS mit einem benutzerdefinierten Trajektorienplaner aus, der trapezförmige Geschwindigkeitsprofile implementiert. Die inverse Kinematik wird onboard für alle 4 DoF berechnet. Der ESP32-S3 führt ein quantisiertes MobileNet SSD aus, das farbige Blöcke erkennt und Pick-Koordinaten über SPI an den STM32 sendet. Sicherheitsgrenzen werden in Hardware durchgesetzt.

Ergebnis

±0,5 mm Wiederholgenauigkeit. 189 $ BOM-Kosten. In über 300 Schulen eingesetzt.