概述

固件提供了一种紧凑的固定16字节二进制串行协议，用于控制七个执行器（拇指和手指）以及查询遥测数据（位置、速度、电流、温度）。它还在板上实现了归位、设置ID、持久微调和安全行为，从而使主机PC保持简单。

通道（7个）：

1. 拇指腕掌关节外展执行器
2. 拇指腕掌关节屈曲执行器
3. 拇指肌腱执行器
4. 食指执行器
5. 中指执行器
6. 环指执行器
7. 小指执行器

硬件与软件要求

• MCU：建议使用Seeed Studio XIAO ESP32-S3（推荐8 MB闪存）
• 伺服电机：Feetech HLS/SC系列（例如HLS3606M），7个执行器映射ID
• 电源：伺服电机轨6–9 V，需具备足够电流容量；MCU通过USB-C接口提供5 V电源。我们建议为可提供高达10A电流的手部驱动使用稳定的6V电源供应。
• 工具：Arduino IDE或PlatformIO

快速入门

1. 在 HandConfig.h 中选择手（左/右），或通过构建标志（见下文）进行选择。
2. 构建与烧录：

• ◦ PlatformIO：选择 seeed_xiao_esp32s3 ➜ 上传
• ◦ Arduino IDE：打开主草图 ➜ 将板设置为 XIAO ESP32S3 ➜ 上传

3. 首次启动：在配置的波特率（通常为 921600 或 1 000 000）下打开串行监视器。验证板是否被枚举，若已连接电源，检查舵机是否正常响应。

仓库布局

/firmware
  ├─ firmware.ino         # Main sketch: init, parser, handlers, tasks
  ├─ HandConfig.h                # LEFT_HAND / RIGHT_HAND selection
  ├─ Homing.h                    # Homing API + ServoData type
  ├─ Homing.cpp                  # Homing implementation + baselines
  └─ libraries/                  # Third‑party libraries as needed

构建配置：左手 vs 右手

你可以通过编辑 HandConfig.h 文件或使用构建标志来切换手部。

• PlatformIO (platformio.ini):

[env:seeed_xiao_esp32s3]
platform = espressif32
board = seeed_xiao_esp32s3
framework = arduino
build_flags = -DRIGHT_HAND       ; or -DLEFT_HAND

• Arduino IDE：暂时取消 HandConfig.h 中宏的注释。

提示：保持默认提交（通常是右手），在构建相反手时通过CI或本地标志进行覆盖。注意：您也可以使用aero-hand-gui直接将bin文件上传到ESP32S3，而无需使用任何此类软件。

遵循软件安装中的说明

顶部栏控制

• Port 端口：可用串行端口下拉菜单。若插拔设备，可使用“刷新”重新扫描。
• Baud 波特率：串行通信速度。默认值921600适用于高速流传输，我们的固件也使用相同的波特率。
• Connect / Disconnect 连接/断开：打开或关闭所选串行端口。
• Rate 速率（Hz）：移动滑块时GUI流式传输CTRL_POS帧的频率。建议：50 Hz，以实现平滑运动且不占用USB带宽。

操作按钮（从左到右）

• Homing 归位（安装前调试舵机用，舵机安装到手后避免用！）：发送0x01指令以执行板载归位程序。归位过程中忽略任何其他输入；在3分钟的超时时间内等待确认信号。
• Set ID 设置ID：引导流程用于设置伺服的总线ID。需要连接单个伺服；固件在写入前会验证这一点。
• Trim Servo 微调伺服：按通道精细调整对齐。输入通道（0-6）和角度偏移量（±）。固件会调整并持久化通道的extend_count到NVS，使其在重启后仍保留。建议使用小步长（±5-10°）并进行测试。
• Upload Firmware上传固件：直接从GUI闪存.bin文件。选择后，开发板重置进入引导加载程序，写入镜像并重启设备。
• Set to Extend设为展开：发送单个CTRL_POS帧，将所有通道设置为0.000（完全打开/展开姿态）。作为“紧急打开”功能非常实用。
• GET_POS：请求位置信息。值以归一化形式0.000→1.000显示，通过每个通道的展开↔抓取校准（主机0..65535）计算得出。
• GET_VEL：请求执行器运动的速度。
• GET_CURR：请求电流（mA），带符号——符号反映电机方向相对于通道伺服方向（使用绝对值评估负载）。
• GET_TEMP：从每个伺服请求温度（°C）。
• GET_ALL：便捷批量读取，触发POS + VEL + CURR + TEMP的一次性读取并将结果打印到日志。
• Set Speed设置速度：为选定的伺服ID设置速度限制（指令码0x31）。这会设置该伺服的最大速度；默认情况下，速度为最大值，重启后重置。此处设置的速度会影响位置控制模式下电机移动的最大速度，这与速度控制模式不同。
• Set Torque设置扭矩：为选定的伺服ID设置最大扭矩限制（指令码0x32）。这会限制最大扭矩；默认情况下，扭矩为最大值，重启后重置。此处设置的扭矩会影响位置控制模式下电机可施加的最大扭矩，这与扭矩控制模式不同。

滑块面板（中心）

每一行通过一个归一化滑块控制一个单独的执行器通道：

• 0.000至1.000 通过2字节线性映射到通道的校准范围↔抓取范围，并作为14字节有效载荷通过CTRL_POS命令发送。
• 拖动时，GUI以所选速率（Hz）流式传输CTRL_POS帧。
• 两个小数值读数显示当前命令和（轮询时）最新的归一化反馈。

频道映射（从上到下）: thumb_abduction_actuator拇指外展执行器, thumb_flex_actuator拇指屈曲执行器, thumb_tendon_actuator拇指肌腱执行器, index_finger_actuator食指执行器, middle_finger_actuator中指执行器, ring_finger_actuator无名指执行器, pinky_finger_actuator小指执行器.

状态与日志（底部）

• Status bar状态栏（左侧）：显示连接状态（例如：已断开连接、COM12 @ 921600）、最后错误以及归位/闪烁进度消息。
• RX Log接收日志：响应/遥测数据的文本控制台，可用于调试、验证操作码和查看GET_*结果。
• Clear Log清除日志：清除接收日志显示（不影响设备状态）。

上传固件

要将固件上传到您的Aero Hand设备：

1. 在图形用户界面中Refresh刷新所有端口以检测已连接的设备。
2. 如果列出了多个端口，请识别您的ESP设备对应的端口：

• 在 Windows 系统中，它通常是一个 COM 端口（例如 COM3、COM12）。
• 在 Linux 系统中，请查找 /dev/ttyACM0、/dev/ttyACM1 等。

3.选择正确的端口并点击 Upload Firmware 上传固件按钮。

4.将打开一个对话框——导航到并选择适当的固件 .bin 文件（firmware_righthand.bin 或 firmware_lefthand.bin）。

5.该工具将把 .bin 文件上传到设备的偏移地址 0x10000 处。

6.上传成功后，你将在图形用户界面中看到确认消息。

注意事项与故障排除

1. 如果遇到错误，请首先确认已选择正确的COM端口。
2. 该工具使用esptool版本5或更高版本。旧版本可能无法正常工作，因为它们使用write_flash而非write-flash。
3. 烧录完成后，工具将尝试自动重新连接到ESP（最多3次尝试）。通常情况下，第一次尝试即可连接。如果未连接，请刷新端口并重试。
4. 固件上传至偏移地址0x10000。请勿使用合并的或分区.bin文件，因为这些可能导致错误。仅使用aero-open-firmware仓库中提供的.bin文件。

设置伺服器ID

1. 使用6V电源为电路板供电并连接USB。
2. 将一个伺服电机精确连接到总线上。
3. 在图形用户界面中，选择正确的COM端口，然后点击连接Connect。
4. 点击“Set ID设置ID”，为你要接线的通道分配伺服电机。
   • 0 → thumb_abduction_actuator
   • 1 → thumb_flex_actuator
   • 2 → thumb_tendon_actuator
   • 3 → index_finger_actuator
   • 4 → middle_finger_actuator
   • 5 → ring_finger_actuator
   • 6 → pinky_finger_actuator
5. 如果ID设置成功，您将在下方的RX栏中收到确认信号（ACK）。
6. 如果在oldid、new id和current中收到65535作为确认信号（ACK），则表示ID未成功设置。
7. 设置ID后，您可以移动相应的滑块，以确认执行器是否在移动。
8. 断开当前舵机，插入下一个舵机，并重复此过程，直到所有七个舵机都被分配。

注意事项与故障排除

1. 设置ID前，请确保控制板已通电且仅连接一个舵机。
2. 建议按顺序为所有舵机设置ID（0–6）。除0–6以外的任何值均不被接受。
3. 关于电流限制，建议保持在最大值（1023）并点击确认——除非必要，否则不要更改此值。
4. 设置ID后，系统将显示舵机的旧ID、新ID和电流限制作为确认信息。
5. 如果旧ID、新ID和电流限制均显示为65535，这表明存在两个或更多舵机，设置ID模式将无法继续。
6. 所有舵机ID设置完成后，建议在使用手部进行操作和训练时不再使用此功能。

Trim Servo微调伺服

使用Trim Servo时：首先，系统会提示您输入舵机通道（0–6），该通道对应顺序为：拇指外展、拇指屈曲、拇指肌腱以及四指。接下来，输入角度偏移量。建议以10–20度为步长进行调整，然后通过滑块观察效果。如果出现异常情况，可能需要重新执行归零程序，以将伸展计数重置为基准值。

左手执行器表

右手手执行器表

运动（度）的计算公式为（握持数 – 伸展数）除以 11.375

这意味着伺服现在将通过2867个计数移动，而不是原来的2980个计数。原来的2980个计数代表262度的运动范围，而现在它仅能实现252度的总运动，这将减小伺服的全运动范围并使其更紧凑。如果反向操作，伺服的运动范围会增加，可能导致线缆松动并引发问题。由于无法修改伺服的抓取计数，建议在进行任何更改前参考此表格。

注意事项与故障排除

1. 不要输入360度或-360度等数值，这可能会完全改变控制方向，请避免这样做。
2. 如果舵机过紧，可尝试通过输入与上次调整相反方向的度数来松开它。
3. 仅在需要对舵机运动范围进行精细控制时使用此功能。
4. 如果任何执行器移动到突变位置并产生堵转电流（通常为1.3–1.5A），请立即断开电源。

该 SDK 目前已针对 Python 3.10 及以上版本进行测试。

建议通过 pip 安装

对于 Mac 和 Linux：

pip install aero-open-sdk

对于 Windows（使用 PowerShell）：

python -m pip install --upgrade pip
python -m pip install aero-open-sdk

选项 2：从源代码安装（获取最新更新）

1.将代码库克隆到本地计算机

git clone https://github.com/TetherIA/aero-hand-open.git

2.导航到 SDK 目录：

cd aero-hand-open/sdk

3.以可编辑模式安装该软件包：

pip install -e .

步骤 2：图形用户界面GUI — Aero Hand Open控制程序

安装后从终端启动图形用户界面：

对于 Mac 和 Linux：

aero-open-gui

对 Windows 系统：

python -m aero_open_sdk

注意：如果系统找不到该命令，请确保Python环境的脚本目录已添加到PATH中，并且包已安装到活动环境中。如需更多故障排除信息，请参阅文档末尾的“故障排除”部分。

Find port查找端口号：

点击“刷新”按钮（靠近端口选择处），下拉菜单将弹出。如果Windows电脑上未连接多个串行设备，刷新后会自动选择正确的COM端口。这在仅用一只手操作时很方便。如果双手都使用，拔掉所有设备，再逐一插回以确定每个手（左手或右手）

对应的COM端口。在Linux系统中，刷新后会找到类似/dev/ttyACM0、/dev/ttyACM1或/dev/ttyUSB*的设备路径，然后使用正确的端口连接手部设备。

Homing（归位,安装前调试舵机用，舵机安装到手后避免用！）

连接手部后，你将在图形用户界面（GUI）中看到一个“Homing”按钮。按下此按钮开始归位。请确保手部处于安全位置，且前方没有障碍物。如果运动不符合预期，我们建议执行归位操作。归位过程中，手部不会响应其他命令，且需要一些时间完成整个过程。完成后，图形用户界面（GUI）将显示确认信息（ACK），表明归位已完成。

滑动滑块以控制位置

在图形用户界面中，您可以使用滑块控制每个手指或执行器的位置。每个滑块代表一个通道（手指或拇指关节），允许您将其位置设置为从0（完全打开/伸展）到1（完全闭合/抓握）。

只需点击并拖动滑块至所需值，手部会实时移动到该位置。这有助于测试单个手指的运动，也可手动将手部定位到您选择的某种姿势。

步骤 3：Python 控制与示例

Aero Hand 通过 USB-C 线缆连接到主机 PC。要在 Windows 电脑上操作 SDK，必须为您的设备指定正确的串口。

Find port查找端口号：

Linux

如果你只用一只手进行操作和工作，可以直接初始化手部。

from aero_open_sdk.aero_hand import AeroHand

aero_hand = AeroHand()

Windows

在 Windows 系统中，连接到 USB 端口的设备会显示为 COM 端口，例如 COM12 或 COM3。您可以通过在“设备管理器”中的“端口 (COM & LPT)”下检查来找到正确的端口。该设备将被列为类似“USB 串行设备 (COM12)”的条目。

然后您可以使用检测到的COM端口初始化您的灵巧手：

from aero_open_sdk.aero_hand import AeroHand
aero_hand = AeroHand(port="COM3")

一旦你从上述步骤中知道了设备的端口，你就可以运行sdk/examples文件夹中的任何示例文件来测试或控制你的Aero Hand Open。

运行示例

run_sequence

如果归位操作正确完成且手部处于安全位置，运行 run_sequence.py 示例将使您的手依次通过一系列姿势：掌心张开、逐一捏起每个手指、掌心张开、比出和平手势、掌心张开、比出摇滚手势，然后回到掌心张开。

你也可以创建任何自定义轨迹并使用 hand.run_trajectory 来执行它。

power_grasp

运行 power_grasp.py 示例时，你可以使用键盘上的空格键在手的张开和闭合姿态之间切换。这允许你快速切换手的状态，以便进行测试或演示。

你也可以将 open_pose 和 grip_pose 更改为任何你想要的目标姿态，然后调用 hand.set_joint_positions。请确保检查 SDK 中的关节常量，因为每个关节的输入值必须在支持范围内，否则输入值将被截断到上下限范围。

探索更多示例

更多示例可在 sdk 文件夹中找到

查看说明

您可以查看下方的组装说明PDF，或直接下载。

官方开源地址：https://github.com/TetherIA/aero-hand-open

套件链接：

• Aero Hand 单手3D打印件套件
• Aero Hand 单手舵机（7件）套件

Aero Hand Open 是一款由肌腱驱动的、欠驱动的灵巧机器人手,用于操作、强化学习和特定人工智能的研究。
它专为硬件、固件和软件层之间的可重复性、透明性和易于集成而设计。

手采用肌腱驱动的驱动型结构,即每个电机通过电缆布线驱动多个接头。
这种方法通过更少的执行器实现高灵越,从而实现轻量化且合规的设计。

关键特征:

• 16度自由度(7个主动式,9个被动式)
• 拇指的3个主动式DOF,实现真正的灵巧
• 每指一马达肌腱肌衰
• DIP 与 PIP 接头之间的被动 1:1 耦合
• MCP接头处的自适应联轴器,以符合接触行为要求
• 紧凑型伺服执行器模块,集成编码器
• 模块化3D打印机械部件
• 6 个直流电源输入和 USB 通信
• 完全开源的CAD和PCB设计

Aero Hand 打印文件

Aero Hand 拓竹BambuStudio打印文件

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