用于在线教育的开源低成本机器人手臂

墨西哥蒙特雷Tecnologico de Monterrey的研究人员最近创建了一种低成本的机械臂，可以增强在线机器人技术的教育，使教师可以远程演示在课堂上解释的理论概念。该机械臂已在Hardware X上发表的一篇论文中提出，是完全开源的，并且可以由全世界的所有教师和教育者轻松组装。

进行这项研究的研究人员之一Victor H. Benitez告诉TechXplore。“在学习了正向和逆向运动学及其应用之后，两个学生Rodrigo Symonds和David Elguezabal来到我这里，他们的想法是创建一个具有IoT功能的双链接机器人手臂，作为他们的机器人课程的一个项目。”

贝尼特斯和他的学生着手开发一种价格合理的机器人，该机器人可以在实验室环境之外组装(即不需要先进的工具和设备)，但可以用来展示物理环境中的复杂机器人概念。这些概念的一个例子是运动学，这是支撑机器人运动的数学过程，当仅从理论上向他们解释(即没有任何物理演示)时，学生可能很难理解。

贝尼特斯解释说：“我们的机械臂使用称为运动学的数学过程。” “直接运动学包括使用具有所需关节角度值的矩阵来确定末端执行器的位置。我们使用Denavit-Hartenberg约定在机器人中实现此行为。另一方面，间接运动学主要是三角方程，这些方程可创建长度和角度之间的关系，以计算手臂的关节需要如何移动才能使末端执行器到达空间中的给定点或轨迹。”

机械臂将末端执行器(即感兴趣的对象)移动到特定位置所需遵循的轨迹由特定的坐标或参数函数确定。在这种情况下，末端执行器可以是手臂试图移动的任何物体，例如记号笔，激光或什至是机械手。

与其他现有的机械臂相比，该机械臂的生产成本低。它还可以连接到WiFi源，并可以通过在线应用程序进行远程控制。这使它成为远程学习的理想选择，因为它允许通过Internet进行通信的老师和学生使用同一根手臂进行实验。此外，该程序所基于的程序使用户可以轻松访问手臂运动背后的每个命令和参数，从而可以进一步支持学习并增强每个学生对支撑机器人行为的过程的理解。

机械臂具有四个关键组件：机电臂结构，控制系统，Wi-Fi通信模块和人机界面。它是完全开源的且可修改的，这意味着全世界的教育工作者都可以访问其设计并根据其特定需求进行修改。使用此手臂，教师可以演示很多机器人学的概念，还可以涉及与数学，3-D打印，计算机科学和编程有关的其他主题。