安装导轨
调整远离电机一侧的惰轮支座位置,使导轨两端紧靠支座。
先固定 Y 导轨,但别拧死
用螺栓把两条 Y 导轨固定好,拧到贴合就行,先别拧死。等 X 轴装好、能顺畅移动了,再把它们拧紧到位。
从中间往两边拧
正式拧紧时,从中间那颗螺栓开始,往两边依次拧,让导轨平整地贴在型材上。
我们打造能在真实世界里与你互动的智能体
PhysiClaw 是一个能与物理世界交互的 Agent,靠点触屏幕来操作手机,因此需要一套硬件来执行动作。本手册讲的就是这套硬件怎么装,它分三部分:在平面内移动的 CoreXY 结构(负责 X/Y 定位)、沿 Z 轴按压屏幕的触控机构,以及一个观察屏幕的摄像头。
动手组装前,先把本手册从头到尾通读一遍,再对照物料清单核对买好的零件,确保一切齐备。组装一台 PhysiClaw 大约需要两到三个小时,请预留好时间。
如果你发现本手册有错,或者有改进建议,欢迎到 GitHub 提交 issue(github.com/physiclaw/PhysiClaw/issues)。提交时请写明相关页码,简单说一下问题,最好再附上标注过的截图。我们会根据收到的反馈定期更新手册。
圆柱头,用内六角扳手拧。
ISO 4762 / DIN 912
圆顶头,用内六角扳手拧。用在需要压低头部高度、但又不必与表面齐平的位置。
ISO 7380-1
90° 沉头,用内六角扳手拧。装好后与表面齐平,用在不允许凸出零件表面的位置。
ISO 10642 / DIN 7991
5×8×0.5 垫片。叠在每个惰轮下面,调整轴向间隙。
5×8×0.5
和螺栓配合,把零件牢牢夹紧。
ISO 4032 / DIN 934
把四方螺母嵌进打印件的方槽,配上螺栓即可拧紧固定。
DIN 557
从型材的开口端把它滑进滑槽。拧紧螺栓时,螺母会往上提,卡在滑槽开口的内侧边缘上。
可以从滑槽的任意位置平放进去,转 90° 就卡紧。
20 齿同步轮。每个步进电机轴上装一个,用紧定螺钉顶在电机轴的 D 形切面上,由它带动 GT2 同步带。
GT2 · 20 齿 · 孔径 5 mm · 带宽 6 mm
带齿转向轮,和同步带带齿一面贴合转动。
GT2 · 20 齿 · 孔径 5 mm · 带宽 6 mm
无齿转向轮,贴着同步带的平背面转动。
孔径 5 mm · 带宽 6 mm
两孔平板,M5 孔间距 20 mm。
PhysiClaw 的定制零件采用尼龙粉末床熔融工艺打印,选择性激光烧结(SLS)或 多射流熔融(MJF)均可,不采用常见的 FDM。粉末床工艺将尼龙粉末逐层熔结成型,零件结构致密、无需支撑、各向强度均匀。这些零件带有侧向开孔和悬空结构:FDM 打印时侧孔易变形、悬空处会塌陷,故须采用粉末床工艺。采购时请参照以下规格。
3D 打印工艺
选择性激光烧结(SLS)或 多射流熔融(MJF)
零件密度
实心
材料
黑色 PA12 尼龙(或同等材料)
尺寸公差
±0.3%(最小 ±0.3 mm)
层厚
100 µm(0.1 mm)
摆放方向
默认设置即可
最小壁厚
1.0 mm
表面处理
无后处理
文件名以 _x# 结尾时,末尾的数字表示组装整机要用到几个这种零件。比如 idler_mount_front_x2.step,就需要用到两个。
四根 2040 铝型材拼成底座,其余零件都装在上面。框架四角务必成直角,这是后续运动精度的基础。
| 组件 | 规格 | 数量 |
|---|---|---|
| 2040 铝型材 | 345 mm · 沉孔 | 2 |
| 2040 铝型材 | 190 mm | 2 |
| T 型螺母 | 滑块螺母 M5 | 8 |
| 组件 | 规格 | 数量 |
|---|---|---|
| 圆柱头螺栓 | M6×20 | 8 |
| 组件 | 规格 | 数量 |
|---|---|---|
| 一字连接板 | 40 × 18 × 4 mm | 4 |
| 半圆头螺栓 | M5×10 | 8 |
| T 型螺母 | 船形螺母 M5 | 8 |
| 组件 | 规格 | 数量 |
|---|---|---|
| 橡胶脚垫 | Ø20 × 22 mm | 4 |
| 半圆头螺栓 | M5×16 | 4 |
| T 型螺母 | 船形螺母 M5 | 4 |
框架四角各装一个惰轮组,全用光面惰轮。惰轮贴着 GT2 同步带的平背面滚动,在转角处引导同步带转向。
| 组件 | 规格 | 数量 |
|---|---|---|
| 惰轮支座 | SLS/MJF 3D 打印 | 1 |
| 惰轮 | GT2 20T,光面 | 3 |
| 半圆头螺栓 | M5×10 | 1 |
| 轴肩螺栓 | Ø5×10×M4 | 1 |
| 轴肩螺栓 | Ø5×20×M4 | 1 |
| 四方螺母 | M4 | 2 |
| 四方螺母 | M5 | 1 |
| 垫片 | 5×8×0.5 | 3 |
| 组件 | 规格 | 数量 |
|---|---|---|
| 一字连接板 | 40 × 18 × 4 mm | 1 |
| 半圆头螺栓 | M5×10 | 1 |
| 半圆头螺栓 | M5×12 | 1 |
| T 型螺母 | 船形螺母 M5 | 1 |
| 组件 | 规格 | 数量 |
|---|---|---|
| 惰轮支座 | SLS/MJF 3D 打印 | 1 |
| 惰轮 | GT2 20T,光面 | 3 |
| 半圆头螺栓 | M5×10 | 1 |
| 轴肩螺栓 | Ø5×20×M4 | 2 |
| 四方螺母 | M4 | 2 |
| 四方螺母 | M5 | 1 |
| 轴套 | 5×10×9 | 1 |
| 垫片 | 5×8×0.5 | 3 |
| 组件 | 规格 | 数量 |
|---|---|---|
| 一字连接板 | 40 × 18 × 4 mm | 1 |
| 半圆头螺栓 | M5×10 | 1 |
| 半圆头螺栓 | M5×12 | 1 |
| T 型螺母 | 船形螺母 M5 | 1 |
| 组件 | 规格 | 数量 |
|---|---|---|
| 惰轮支座 | SLS/MJF 3D 打印 | 1 |
| 惰轮 | GT2 20T,光面 | 1 |
| 半圆头螺栓 | M5×10 | 1 |
| 轴肩螺栓 | Ø5×10×M4 | 1 |
| 四方螺母 | M4 | 1 |
| 垫片 | 5×8×0.5 | 1 |
| 组件 | 规格 | 数量 |
|---|---|---|
| 惰轮支座 | SLS/MJF 3D 打印 | 1 |
| 惰轮 | GT2 20T,光面 | 1 |
| 半圆头螺栓 | M5×10 | 1 |
| 轴肩螺栓 | Ø5×20×M4 | 1 |
| 四方螺母 | M4 | 1 |
| 轴套 | 5×10×9 | 1 |
| 垫片 | 5×8×0.5 | 1 |
两个 42 步进电机装在框架顶部的型材上,左右各一,驱动 CoreXY 同步带,带动触控笔滑座移动。
| 组件 | 规格 | 数量 |
|---|---|---|
| 电机支架 | 60×42×3 | 1 |
| 电机 | 42 步进电机,高度 38 mm | 1 |
| 半圆头螺栓 | M3×6 | 4 |
| 半圆头螺栓 | M5×16 | 2 |
| 轴套 | 6×12×8 | 2 |
| 组件 | 规格 | 数量 |
|---|---|---|
| 电机支架 | 60×42×3 | 1 |
| 电机 | 42 步进电机,高度 38 mm | 1 |
| 半圆头螺栓 | M3×6 | 4 |
| 半圆头螺栓 | M5×20 | 2 |
| 轴套 | 6×12×12 | 2 |
| 组件 | 规格 | 数量 |
|---|---|---|
| 同步轮 | GT2 20T,6 mm | 2 |
PhysiClaw 的 X/Y 运动采用 CoreXY 方案,靠三根 MGN9H 导轨导向:左右两根作 Y 轴,横跨其间的一根作 X 轴。X 轴两端与 Y 轨相接的左右两处,各装两个惰轮组。
| 组件 | 规格 | 数量 |
|---|---|---|
| 直线导轨 | MGN9H, 240 mm | 2 |
| 沉头螺栓 | M3×10 | 12 |
| T 型螺母 | 船形螺母 M3 | 12 |
| 组件 | 规格 | 数量 |
|---|---|---|
| XY 连接件(左) | SLS/MJF 3D 打印 | 1 |
| XY 连接件(右) | SLS/MJF 3D 打印 | 1 |
| 沉头螺栓 | M3×10 | 8 |
| 组件 | 规格 | 数量 |
|---|---|---|
| 1020 铝型材 | 185 mm | 1 |
| T 型螺母 | 滑块螺母 M5 | 2 |
| 组件 | 规格 | 数量 |
|---|---|---|
| 沉头螺栓 | M5×12 | 2 |
| 组件 | 规格 | 数量 |
|---|---|---|
| 直线导轨 | MGN9H, 150 mm | 1 |
| 沉头螺栓 | M3×10 | 4 |
| T 型螺母 | 船形螺母 M3 | 4 |
| 组件 | 规格 | 数量 |
|---|---|---|
| 惰轮 | GT2 20T,光面 | 1 |
| 轴肩螺栓 | Ø5×20×M4 | 1 |
| 轴套 | 5×10×9 | 1 |
| 垫片 | 5×8×0.5 | 1 |
| 组件 | 规格 | 数量 |
|---|---|---|
| 四方螺母 | M4 | 1 |
| 组件 | 规格 | 数量 |
|---|---|---|
| 惰轮 | GT2 20T,带齿 | 1 |
| 轴肩螺栓 | Ø5×10×M4 | 1 |
| 垫片 | 5×8×0.5 | 1 |
| 组件 | 规格 | 数量 |
|---|---|---|
| 四方螺母 | M4 | 1 |
| 组件 | 规格 | 数量 |
|---|---|---|
| 惰轮 | GT2 20T,光面 | 1 |
| 轴肩螺栓 | Ø5×10×M4 | 1 |
| 垫片 | 5×8×0.5 | 1 |
| 组件 | 规格 | 数量 |
|---|---|---|
| 四方螺母 | M4 | 1 |
| 组件 | 规格 | 数量 |
|---|---|---|
| 惰轮 | GT2 20T,带齿 | 1 |
| 轴肩螺栓 | Ø5×20×M4 | 1 |
| 轴套 | 5×10×9 | 1 |
| 垫片 | 5×8×0.5 | 1 |
| 组件 | 规格 | 数量 |
|---|---|---|
| 四方螺母 | M4 | 1 |
PhysiClaw 的 CoreXY 由 A、B 两条 GT2 同步带驱动,分走上下两层平面,互不交叉。两条带张力一致,运动才准确。
| 组件 | 规格 | 数量 |
|---|---|---|
| 同步带 | GT2-6 mm,开口带 | 1 |
| 组件 | 规格 | 数量 |
|---|---|---|
| 同步带夹具 | SLS/MJF 3D 打印 | 1 |
| 半圆头螺栓 | M3×8 | 4 |
把电容触控笔尖装到推拉式电磁铁上,再一起装到 X 滑座上。
| 组件 | 规格 | 数量 |
|---|---|---|
| 推拉式电磁铁 | 12 V,2×M3,孔距 15 mm | 1 |
| 触控笔尖 | 导电布头 Ø7 mm | 1 |
| 组件 | 规格 | 数量 |
|---|---|---|
| 电磁铁支架 | SLS/MJF 3D 打印 | 1 |
| 半圆头螺栓 | M3×6 | 2 |
| 组件 | 规格 | 数量 |
|---|---|---|
| 半圆头螺栓 | M3×8 | 4 |
| 沉头螺栓 | M3×10 | 2 |
| 四方螺母 | M3 | 6 |
两根横梁装在框架底面,托起 3D 打印的手机托架。手机屏幕朝上放进托架,左上角顶住托架内角,水平正对触控笔。
| 组件 | 规格 | 数量 |
|---|---|---|
| 1020 铝型材 | 230 mm,端孔 M5 | 2 |
| 半圆头螺栓 | M5×16 | 4 |
| T 型螺母 | 船形螺母 M5 | 4 |
| 组件 | 规格 | 数量 |
|---|---|---|
| 手机托架 | SLS/MJF 3D 打印 | 1 |
| 沉头螺栓 | M3×8 | 4 |
| T 型螺母 | 船形螺母 M3 | 4 |
控制板固定在框架前方。电磁铁的导线与一根特氟龙管用螺旋缠绕带捆在一起,管子让线束变硬、能保持形状,避开电机和同步带。管子两端分别固定在框架上的支架和滑座上。
| 组件 | 规格 | 数量 |
|---|---|---|
| 控制板支架 | SLS/MJF 3D 打印 | 1 |
| 沉头螺栓 | M5×12 | 2 |
| T 型螺母 | 船形螺母 M5 | 2 |
| 组件 | 规格 | 数量 |
|---|---|---|
| 控制板 | MKS DLC32 V2.1 | 1 |
| 半圆头螺栓 | M3×10 | 4 |
| 四方螺母 | M3 | 4 |
| 组件 | 规格 | 数量 |
|---|---|---|
| 导管支架 | SLS/MJF 3D 打印 | 1 |
| 沉头螺栓 | M5×12 | 2 |
| T 型螺母 | 船形螺母 M5 | 2 |
| 组件 | 规格 | 数量 |
|---|---|---|
| 特氟龙管 | Ø4/2, 400 mm | 1 |
| 螺旋缠绕带 | Ø4,约 400 mm | 1 |
摄像头固定在框架右侧,正对着手机屏幕。
| 组件 | 规格 | 数量 |
|---|---|---|
| 角码 | 2ר6.5 mm | 1 |
| 半圆头螺栓 | M5×10 | 1 |
| T 型螺母 | 船形螺母 M5 | 1 |
| 圆柱头螺栓 | 1/4-20×16(英制) | 1 |
| 六角螺母 | 1/4-20(英制) | 1 |
| 组件 | 规格 | 数量 |
|---|---|---|
| 金属软管 | Ø10×300, 1/4-20 M/F | 1 |
| 组件 | 规格 | 数量 |
|---|---|---|
| 摄像头 | 4K 高清,自动对焦 | 1 |
把控制板的步进驱动接口接到电机;电磁铁接到主轴(Spindle)接口,再接地。
| 组件 | 规格 | 数量 |
|---|---|---|
| 电机驱动 | TMC2209 | 2 |
| 组件 | 规格 | 数量 |
|---|---|---|
| 电源适配器 | 12 V 2 A | 1 |
| 电机配线 | XH2.54 | 2 |
| 数据线 | USB 串口 | 1 |
| 组件 | 规格 | 数量 |
|---|---|---|
| 导线 | 0.3 mm² | 1 |
这是整台机器的完整零件清单,动手组装前请备齐所有零件。
| 类别 | 组件 | 规格 | 数量 | 用途 |
|---|---|---|---|---|
| 框架 | 欧标 2040 铝型材,黑色阳极氧化 | 长度 345 mm,在 40 mm 宽面距两端 10 mm 各开沉孔,配 M6 内六角圆柱头螺栓 | 2 | 机身长边框 |
| 长度 190 mm,两端攻丝 M6 | 2 | 机身短边框 | ||
| 欧标 1020 铝型材 | 长度 185 mm | 1 | 龙门架横梁 | |
| 长度 230 mm,距两端 10 mm 开 M5 通孔 | 2 | 手机托架支撑 | ||
| 定制件 | 3D 打印件 | 选择性激光烧结(SLS)或 多射流熔融(MJF),PA12 尼龙(或同等材料),黑色 | 11 | 惰轮支座(4个)、XY 连接件(左)、XY 连接件(右)、同步带夹具、电磁铁支架、手机托架、控制板支架、导管支架 |
| 直线导轨 | MGN9H 导轨 | 导轨长度 240 mm | 2 | Y 轴导轨 |
| 导轨长度 150 mm | 1 | X 轴导轨 | ||
| MGN9H 滑块 | H 型加长滑块,4×M3,安装孔距 15 × 16 mm | 3 | 每根导轨一个 | |
| 运动组件 | 同步轮 | GT2 20齿,孔径 5 mm,带宽 6 mm | 2 | 电机驱动轮 |
| 惰轮 | GT2 20齿 光面,孔径 5 mm,带宽 6 mm | 10 | 引导 CoreXY 同步带转向 | |
| GT2 20齿 带齿,孔径 5 mm,带宽 6 mm | 2 | 引导 CoreXY 同步带转向 | ||
| 同步带 | GT2,带宽 6 mm,5 米/卷 | 1 | CoreXY 同步带 |
| 类别 | 组件 | 规格 | 数量 | 用途 |
|---|---|---|---|---|
| 电子元件 | 控制板 | MKS DLC32 V2.1(含 USB 数据线) | 1 | 主控制器 |
| 步进电机驱动 | TMC2209 | 2 | 电机驱动模块 | |
| 电源 | 12 V 2 A 适配器,5.5×2.1 mm 桶形插头 | 1 | 整机供电 | |
| 摄像头 | 4K 高清 USB 电脑摄像头,自动对焦 | 1 | 俯拍手机屏幕 | |
| 线缆 | 电机配线 | XH2.54,4 针,200 mm | 2 | 步进电机 → 控制板 |
| 导线 | 0.3 mm² 多股软线,纯铜芯,2 米 | 1 | 电磁铁接地、延长引线 | |
| 执行器 | 步进电机 | 42 步进电机,高度 38 或 40 mm | 2 | 驱动电机 |
| 推拉式电磁铁 | 12 V,0.8 A,行程 10 mm,推拉力 0.2–6 N,安装孔 2×M3,孔距 15 mm | 1 | 驱动触控笔尖点按屏幕 | |
| 五金件 | 一字连接板 | 40 × 18 × 4 mm(长×宽×厚),孔距 20 mm,M5 孔 | 6 | 机身、惰轮连接 |
| 电机支架 | 60 × 42 × 3 mm(长×宽×厚) | 2 | 电机安装支架 | |
| 角码 | 两孔垂直角码,长度 26 mm,折边 30 mm,2ר6.5 孔 | 1 | 摄像头臂支座 | |
| 橡胶脚垫 | 圆柱形,直径 20 mm,高度 22 mm,含机牙螺丝 | 4 | 机身脚垫 | |
| 触控笔尖 | M3 内牙,导电布头 Ø7 mm,外径 Ø8.5 mm,高度 12.5 mm | 1 | 点按手机屏幕 | |
| 特氟龙管 | 内径 2 mm,外径 4 mm,长度 1 米,PTFE 或 FEP 均可 | 1 | 给电磁铁走线做骨架,让走线保持形状 | |
| 螺旋缠绕带 | Ø4 mm,约 0.5 米 | 1 | 把导线与管子捆成一束 | |
| 金属软管 | 360° 万向可调,1/4-20 公/母,长度 300 mm,外径 10 mm | 1 | 摄像头臂 |
| 类别 | 组件 | 规格 | 数量 | 用途 |
|---|---|---|---|---|
| 紧固件 | 内六角半圆头螺栓 | M3×6(螺纹直径×螺纹长度) | 10 | 电机、触控笔架 |
| M3×8 | 8 | 同步带夹具、触控笔架 | ||
| M3×10 | 4 | 控制板安装 | ||
| M5×10 | 15 | 机身、惰轮、摄像头支架 | ||
| M5×12 | 2 | 惰轮支座连接板 | ||
| M5×16 | 10 | 机身、手机托架、电机 A 安装支架 | ||
| M5×20 | 2 | 电机 B 安装支架 | ||
| 内六角沉头螺栓 | M3×8,长度为总长(含头部),非螺纹长度 | 4 | 手机托架 | |
| M3×10 | 26 | 龙门架、触控笔 | ||
| M5×12 | 6 | 龙门架、控制板、导管支架安装 | ||
| 内六角圆柱头螺栓 | M6×20 | 8 | 机身连接 | |
| 1/4-20×16,英制(约 6.35 mm),不可与 M6 螺栓互换 | 1 | 摄像头臂 | ||
| 内六角轴肩螺栓 | Ø5×10×M4(光杆直径×光杆长度×螺纹直径) | 4 | 惰轮 | |
| Ø5×20×M4 | 6 | 惰轮 |
| 类别 | 组件 | 规格 | 数量 | 用途 |
|---|---|---|---|---|
| 紧固件 | T 型螺母 | 船形螺母 M3 | 20 | 龙门架、手机托架 |
| 船形螺母 M5 | 23 | 机身、惰轮、手机托架、控制板支架、导管支架、摄像头支架 | ||
| 滑块螺母 M5 | 10 | 机身、龙门架 | ||
| 四方螺母 | M3,5.5 mm 见方,厚 2.4 mm | 10 | 触控笔座、控制板支架 | |
| M4,7 mm 见方,厚 3.2 mm | 10 | 惰轮 | ||
| M5,8 mm 见方,厚 4 mm | 2 | 惰轮 | ||
| 六角螺母 | 1/4-20,英制(约 6.35 mm),不可与 M6 螺母混用 | 1 | 摄像头臂 | |
| 垫片 | 内径 5 mm,外径 8 mm,厚度 0.5 mm | 12 | 惰轮 | |
| 轴套 | 内径 5 mm,外径 10 mm,高度 9 mm | 4 | 惰轮 | |
| 内径 6 mm,外径 12 mm,高度 8 mm | 2 | 电机 A 支架轴套 | ||
| 内径 6 mm,外径 12 mm,高度 12 mm | 2 | 电机 B 支架轴套 | ||
| 工具 | 六角扳手 | 2、3、5 mm | 3 | M3、M5、M6 螺栓 |
| 其他 | 润滑脂 | 锂基润滑脂,NLGI 2 级 | 1 | 导轨润滑 |
| 螺纹胶 | 乐泰 243 或同等品 — 中强度,蓝色 | 1 | 锁固同步轮紧定螺钉 | |
| 热缩管 | Ø3 mm | 2 | 导线连接处绝缘保护 |
“PhysiClaw 能像你一样操作手机:用摄像头看屏幕,用触控笔点按钮,你能做的,它都能做。”