STM32F4ベースのAIプログラマブルロボットアーム

クライアント

中学校・高校向けSTEMカリキュラム用の低コストデスクトップロボットアームを開発する教育用ロボティクス企業。

課題

200ドル未満で、ピックアンドプレース作業に十分な精度を持ち、教室で安全に使用でき、ビジュアルブロックとPythonの両方でプログラミング可能な4-DOFロボットアームの構築。

製品コンセプトとアーキテクチャ

STM32F407 MCUがリアルタイムモーション制御（軌道計画、ステッピングモータードライバー）を担当。ESP32-S3コプロセッサが物体検出用カメラを実行。

エンジニアリングソリューション

STM32F407はFreeRTOS上で動作し、台形速度プロファイルを実装したカスタム軌道プランナーを実行。逆運動学は全4自由度でオンボード計算。ESP32-S3は量子化されたMobileNet SSDを実行し、色付きブロックを検出してピック座標をSPI経由でSTM32に送信。安全リミットはハードウェアで強制。

結果

±0.5mmの繰り返し精度。BOMコスト189ドル。300以上の学校に導入。