起因

这个系列是客户需求带出来的。我有两个客户，一个物流行业的，一个服装行业的，这几年都被用工的事磨得没办法。物流那个做转运中心，装卸车、供包、码托，昼夜两班倒，旺季量还要翻几倍，人招不来也留不住；服装那个做电商仓，退货整理、分拣、供包，全是软包，从头到尾靠人手。两家先后问到同一件事：这个能不能上机器。

市面上的设备解决不了这个问题。物流的主线分拣早就自动化了，交叉带一条线每小时两三万件，但那是固定的机械，两头的活管不了——车厢里乱堆的件要人进去一件件掏，散件要人整理了送上线。服装仓更麻烦，软包没有形状，小到一个信封，大到半人高的编织袋，里面装的什么不知道，不能使劲夹，面单还得朝上朝外给扫码枪。专机干不了每件都不一样的活，标准机械臂工作站又贵又挑场景。客户要的就是中间这条路：一台能顶班的机器人。

于是有了这个系列：一台双臂机器人，两条臂各 7 个自由度，先固定在工位上干活，后面加麦克纳姆轮底盘。芯片用 RK3576 和 RK3588 按算力分两档，控制逻辑是同一份。这篇文章把立项时想清楚的几件事记下来——干什么活、件多重、多快、什么形态、芯片怎么用、总线选什么。中间有个数一开始就算错了，也一起写上。

干什么活

机器人进转运中心，不能去碰主线分拣。交叉带一条线两三万件每小时，那是固定机械的地盘，机器人碰它是数量级错配，客户也不会为这个买单。能做的是两头：码托拆托（输送线上来的件码到托盘上）、供包（散件整理上线）、装卸车（车厢里乱堆的件掏出来）。服装那边对应的是仓内分拣和退货整理，件从皮带上过，捡起来分到对应的格口或者箱子里。

这两个行业有个共同点，跟制造业完全不一样：制造业示教一次能重复一年，这两个行业每一件都是新的，尺寸、软硬、重量、面单朝向全都随机。这个差别决定了整台机器的设计重心——视觉和末端抓手比臂本身重要，后面每一篇都会回到这句话。

第一步选码托和皮带分拣这种最简单的场景。来料是整列好的，视觉难度最低，节拍压力也适中，先把整台机器跑顺了，再往散堆、供包、装卸车走。

件有多重，臂就选多大

客户的活是柔软物料分拣，衣物和小件包裹。衣物普遍两百克到两三公斤，小件包裹最重五公斤上下，再重的有，但很少。末端抓手带吸盘阵列和柔性夹，按 1.5 公斤算。这么一列，臂选 10 公斤这个档就够了——这是市售协作臂的标准档，自重三十公斤上下一条，单臂覆盖全部件重还有富余，不为想象中的重件花钱。

一开始我不是这么定的。第一版按快递行业写的 50 公斤，后来压到 30 公斤，理由是 30 公斤差不多是单件人力搬运的极限，超过这个数人本来就搬不动，替代的价值最大。这个数对物流行业整体是成立的，但现在回头看，拿行业的上限去定自己平台的目标是浪费——客户的活里没有那么多重件。所以 30 公斤现在只当行业参考留着，重尾走重货专线，真有物流的重载需求，将来在同一套控制和视觉下面换一对更重的臂就行，别的都不用动。

7 个自由度照旧。倒不是分拣需要这么多，是平台要往后面走：双臂一起抬东西、伸进料车深处够件、以后进车厢，冗余的自由度都用得上。前期干分拣的时候锁一个关节当六轴用，解算和刚度都省事，要绕的时候再放开。

多快才算合格

这里有个值得记下来的错。第一轮讨论定出来的节拍是 1200 件每分钟，被物理规律当场否了：1200 件每分钟就是 50 毫秒一件，就算只走 300 毫米的短往返，需要的加速度算出来接近 200 个 g，而最快的并联机器人也就 10 到 15 个 g，光夹一下就要 20 到 100 毫秒。按重量再看更离谱，50 公斤乘 1200 每分钟是每小时 3600 吨，那是港口卸船机的量。错误的根源不过是把每小时顺嘴说成了每分钟，但它逼着想清楚了一件事：抓放这种动作的快慢，卡在加速度和夹取时间上，跟总线快不快、控制周期多小没关系。

定下来的是每小时 1200 件，3 秒一件，两条臂各管各的，6 秒一个循环。单臂一个循环大概是：抓取 0.8 秒，搬运 1.5 秒，放置 0.8 秒，回程 1.2 秒，视觉 0.3 秒放在搬运路上并行做，双臂交接留 0.4 秒，再留 1 秒给异常重试。加起来正好 6 秒，有余量。

理论 3 秒实际 4 秒半的案例，问题基本出在三个地方。一是到了放置点臂还在振，传感器说到位了，爪子一合就偏，要么等两三百毫秒振动停了再放，要么全程把加速度压低，两头都是拿时间换，所以轨迹的 S 曲线做得好不好，比峰值速度标多高更影响实际节拍。二是规划器算一段走一段，每段边界停一下，节拍就碎了，要把规划做成连续吐段、执行连续吃段，中间用环形缓冲接着，不停在边界上。三是视觉串行：拍完、算完、再动，每件白送几百毫秒，改成移动中拍照——起飞的时候拍，飞的路上算，到了直接修正。

双臂也不是两倍快。一条臂抓的时候另一条放，节拍由慢的那半边决定。软包有个好处，可以并排吸两到四个一起搬，一个循环多搬几件，节拍就宽裕了。

单机节拍不够，用多机位解决：一条线配两台、三台，各管一段。这样做的好处是不用把单机逼到极限——留三分之一的余量跑，稳定性、维护性都比满负荷硬顶好得多，旺季要产能，加机位就是了。人工本来就是这种干法，一个口忙不过来就加一个人，机器照这个来。

形态：先定了龙门，后来改了

固定在工位上干活，第一轮推的是龙门：一根横梁挂两个滑枕，一个滑枕 4 到 5 根轴，两个滑枕 8 到 10 根。道理很直接——专机换型就报废，通用机械臂在这个载荷下刚度不够，龙门是结构管刚度、软件管柔性，换工位不动钢结构，改视觉模板和轨迹参数就行。机床上下料这种活它特别合适，一个滑枕装毛坯一个卸成品，天然就是流水重叠。

运动层的接口也是照着这个定的：上层只认"走到、抓取、释放"三个词，工位之间的差别全部装进参数和模板里。这样定的目的是让形态以后能换——换的是底下那层实现，上面的逻辑不动。

人形上半身当时放在门槛后面：龙门版连续 30 天无人值守的稼动率、乱堆抓取成功率、节拍实测，三条都达标，并且车厢装卸的需求真的出现了，才立项做。

后来这个结论改了。改的原因说来简单：客户的工位是现成的，按人的尺寸设计，台面 850，伸手就够得着。龙门要净空、要打地锚、要把工位排成直线，等于让客户改造车间来迁就机器；而一个人形上半身立在柱子上，站在原来人站的位置，什么都不用改。再加上分拣的件轻，10 公斤档的臂又快又便宜，改判的结论就是把立柱加双臂躯干提到第一位，龙门降成一个变体——真有新建的重载工位，买现成的桁架回来，把我们的大脑挂上去就行。完整的推演写在下一篇，这篇保留第一轮的结论当记录。

芯片和软件

RK3576 和 RK3588 两档，核心逻辑一份。一份这件事要靠架构保证，不能靠自觉：实时控制不碰 NPU 也不碰大核，伺服循环的确定性只取决于 PREEMPT_RT 内核和绑核；算力档位影响的只有感知那边，模型多大、推理多少帧。换芯片的时候控制逻辑一行不改。

系统用 Linux，这个没什么可犹豫的。这两颗芯片的 NPU、GPU、VPU 全在厂商的二进制里，自己写系统等于把整个算力生态让出去。实时这一层用 PREEMPT_RT 加 EtherCAT 主站（SOEM 或者 IgH）跑 1kHz 的伺服循环，绑核隔离。设备上不放 ROS 的节点图，不放 DDS，能省的中间件全省——黑灯车间里部署面越小越好养。

规划分两条路。码托这种来料整列的场景，轨迹可以离线生成：MoveIt 在开发机上做规划和仿真，输出的时间参数化轨迹文件拷到设备上执行，MoveIt 在这里就是个离线编译器。散堆和车厢那种场景没法离线，每一件的位姿都是现场才知道的，设备上要跑一个轻量的在线解算，数值逆解加简单的避障，RK3588 的 A76 核跑这个绰绰有余。

所以 ROS2 的位置也清楚了：它是开发机上的工具，不是设备上的运行时。用不用它是工具选择，跟架构没关系。

总线选了 EtherCAT

两条臂 14 根轴，加上末端，1kHz 的伺服周期，每个周期命令和反馈都要过线：

选 EtherCAT 有三个原因。分布式时钟是硬件同步，误差不到 1 微秒，双臂那种一条抓一条放的配合靠的就是它，不是靠软件里留半秒余量保平安。市面上关节模组和伺服的协议主流就是它，选型面宽。RK3588 的原生网口跑主站是成熟路线。485 没有淘汰，退到维护口和慢速传感那边去，10 毫秒的周期够用。

接下来

系列往后走的顺序：先把躯干和立柱的机械设计写完，然后是关节模组选型、1kHz 的薄执行器、视觉链、软包抓手，这些是第一步；乱堆抓取和装卸车靠后，那是模型训练的主场；底盘和车厢再往后。每篇都带着具体的数字和踩过的坑。

下一篇从形态改判讲起，把龙门怎么输给立柱双臂的过程完整写一遍：双臂工业机器人：形态改判。