Hapkit 3.0|斯坦福开源触觉交互装置

用手触摸虚拟弹簧

斯坦福 CHARM Lab 的单自由度力反馈平台,通过3D打印结构、直流电机、磁阻传感器和钢丝传动,让手柄模拟虚拟墙、弹簧与阻尼。按2015年Hapkit 3.0原版BOM与装配图整理,关联IEEE Transactions on Haptics研究论文及外部搭建记录,保留旧版资料和采购缺口说明。

alan000

IEEE Transactions on Haptics 2020

参数信息

运动自由度
1 DOF

复现文档

01|版本锁定与打印备料

### 版本锁定与打印备料

本页为2015年Hapkit 3.0 capstan钢丝传动版。打印5个STL,各1件;单位mm。检查底座、扇形轮、手柄、张紧垫片及驱动轮。

**检查**:官网链接的打印技巧PDF标题为2014版,其中摩擦驱动与Height_Bar说明不应照搬到3.0;先核对3.0 STL与孔位。

图源:Stanford University,Hapkit 3.0 装配说明(2015-11-11)。按项目CC BY-SA 3.0署名转载,中文为整理与检查提示。

[原版高清装配PDF](https://hapkit.stanford.edu/files/HapkitAssemblyInstructions_v11_11_15.pdf)

![p1-3.jpg](https://orecord-files.oss-cn-zhangjiakou.aliyuncs.com/sbp/projects/e85aca07-6818-4027-9457-bef9c6b55f4e/files/image/77ef86310e534eb7a043f72a6ad5c94f.jpg)

02|固定电机

### 固定电机

将电机轴穿过底座孔,使用2枚4-40×3/8英寸短螺丝及2个垫圈固定电机;先两侧带上牙,再均匀拧紧。

**检查**:不可使用3/4或1/2英寸长螺丝代替,过长可能顶住电机内部。

图源:Stanford University,Hapkit 3.0 装配说明(2015-11-11)。按项目CC BY-SA 3.0署名转载,中文为整理与检查提示。

[原版高清装配PDF](https://hapkit.stanford.edu/files/HapkitAssemblyInstructions_v11_11_15.pdf)

![p1-4.jpg](https://orecord-files.oss-cn-zhangjiakou.aliyuncs.com/sbp/projects/e85aca07-6818-4027-9457-bef9c6b55f4e/files/image/4c75ac2c2323424abef929b626d79a4d.jpg)![p1-6.jpg](https://orecord-files.oss-cn-zhangjiakou.aliyuncs.com/sbp/projects/e85aca07-6818-4027-9457-bef9c6b55f4e/files/image/a62157c331d4431ea91a03e264f27e47.jpg)

03|驱动轮、胶管与磁铁

### 驱动轮、胶管与磁铁

把驱动轮插入切好的氯丁胶管,必要时少量胶固定。按照片把Alnico圆柱磁铁粘入端部;少量胶涂电机轴后套入驱动轮,等待固化。

**检查**:磁铁圆柱轴线应与电机转轴垂直;防止胶进入轴承或电机。

图源:Stanford University,Hapkit 3.0 装配说明(2015-11-11)。按项目CC BY-SA 3.0署名转载,中文为整理与检查提示。

[原版高清装配PDF](https://hapkit.stanford.edu/files/HapkitAssemblyInstructions_v11_11_15.pdf)

![p1-0.jpg](https://orecord-files.oss-cn-zhangjiakou.aliyuncs.com/sbp/projects/e85aca07-6818-4027-9457-bef9c6b55f4e/files/image/7f83288e2f944ea4a657a09757bca8ef.jpg)![p1-1.jpg](https://orecord-files.oss-cn-zhangjiakou.aliyuncs.com/sbp/projects/e85aca07-6818-4027-9457-bef9c6b55f4e/files/image/45cdfd6dc3414b359264c32ede2fd9aa.jpg)![p1-2.jpg](https://orecord-files.oss-cn-zhangjiakou.aliyuncs.com/sbp/projects/e85aca07-6818-4027-9457-bef9c6b55f4e/files/image/1ba83d1555844cfea973bec40d14151d.jpg)![p1-7.jpg](https://orecord-files.oss-cn-zhangjiakou.aliyuncs.com/sbp/projects/e85aca07-6818-4027-9457-bef9c6b55f4e/files/image/659c8e9b2675471fa804056956fea302.jpg)

04|扇形轮轴承和肩螺钉

### 扇形轮轴承和肩螺钉

将手柄压入扇形轮;法兰轴承压到底并贴合表面。插入肩螺钉,套上轴环,用3/32英寸内六角锁在光滑肩部。

**检查**:握住螺纹段时扇形轮应能绕轴承自由摆动;轴环不要锁在螺纹上。

图源:Stanford University,Hapkit 3.0 装配说明(2015-11-11)。按项目CC BY-SA 3.0署名转载,中文为整理与检查提示。

[原版高清装配PDF](https://hapkit.stanford.edu/files/HapkitAssemblyInstructions_v11_11_15.pdf)

![p2-7.jpg](https://orecord-files.oss-cn-zhangjiakou.aliyuncs.com/sbp/projects/e85aca07-6818-4027-9457-bef9c6b55f4e/files/image/b8b2047077fc4041bb528ae4fb3dc528.jpg)![p2-5.jpg](https://orecord-files.oss-cn-zhangjiakou.aliyuncs.com/sbp/projects/e85aca07-6818-4027-9457-bef9c6b55f4e/files/image/849fffeb597b46cab75a8b492dfa34a3.jpg)![p2-2.jpg](https://orecord-files.oss-cn-zhangjiakou.aliyuncs.com/sbp/projects/e85aca07-6818-4027-9457-bef9c6b55f4e/files/image/89373dbeabee40d4b05bd31ef106d7ee.jpg)![p2-6.jpg](https://orecord-files.oss-cn-zhangjiakou.aliyuncs.com/sbp/projects/e85aca07-6818-4027-9457-bef9c6b55f4e/files/image/e4ebbc67470a4a1fbe0ecc83250b80fe.jpg)

05|把扇形轮装到底座

### 把扇形轮装到底座

用1/8英寸内六角把肩螺钉垂直旋入底座定位孔;边旋入边形成塑料螺纹,固定到位。

**检查**:不要歪斜攻入;原说明提及背面小塑料十字会被顶开,操作前核对同版结构。

图源:Stanford University,Hapkit 3.0 装配说明(2015-11-11)。按项目CC BY-SA 3.0署名转载,中文为整理与检查提示。

[原版高清装配PDF](https://hapkit.stanford.edu/files/HapkitAssemblyInstructions_v11_11_15.pdf)

![p2-4.jpg](https://orecord-files.oss-cn-zhangjiakou.aliyuncs.com/sbp/projects/e85aca07-6818-4027-9457-bef9c6b55f4e/files/image/3d386bd7cb794d32864faef3c07c7cd1.jpg)![p2-0.jpg](https://orecord-files.oss-cn-zhangjiakou.aliyuncs.com/sbp/projects/e85aca07-6818-4027-9457-bef9c6b55f4e/files/image/65741974832b45e0a99b7502d42fece8.jpg)

06|钢丝绳端环与张紧端

### 钢丝绳端环与张紧端

钢丝一端穿压接套形成小环并压紧。另一端按图穿扇形轮右下孔;3/4英寸4-40螺丝从背面穿长槽及端环,装张紧垫片和4-40螺母。

**检查**:轻拉检查压接不滑移,毛刺不得朝向手指。

图源:Stanford University,Hapkit 3.0 装配说明(2015-11-11)。按项目CC BY-SA 3.0署名转载,中文为整理与检查提示。

[原版高清装配PDF](https://hapkit.stanford.edu/files/HapkitAssemblyInstructions_v11_11_15.pdf)

![p3-2.jpg](https://orecord-files.oss-cn-zhangjiakou.aliyuncs.com/sbp/projects/e85aca07-6818-4027-9457-bef9c6b55f4e/files/image/eb3b85e29f2c4591beff3bd946635e70.jpg)![p3-4.jpg](https://orecord-files.oss-cn-zhangjiakou.aliyuncs.com/sbp/projects/e85aca07-6818-4027-9457-bef9c6b55f4e/files/image/a70f2d5e0cfb4ea09b9aa4e9065ebd71.jpg)![p3-7.jpg](https://orecord-files.oss-cn-zhangjiakou.aliyuncs.com/sbp/projects/e85aca07-6818-4027-9457-bef9c6b55f4e/files/image/68fb866b023548e8bf9c8aae35be2dac.jpg)![p3-9.jpg](https://orecord-files.oss-cn-zhangjiakou.aliyuncs.com/sbp/projects/e85aca07-6818-4027-9457-bef9c6b55f4e/files/image/3b91fb9706a04b58847994dd7ac8c8a0.jpg)![p3-3.jpg](https://orecord-files.oss-cn-zhangjiakou.aliyuncs.com/sbp/projects/e85aca07-6818-4027-9457-bef9c6b55f4e/files/image/e1c4d550cae5472ead88cb3054bd8386.jpg)

07|逆时针绕3圈并固定另一端

### 逆时针绕3圈并固定另一端

将钢丝沿扇形轮引向驱动轮,按原图视角逆时针绕3圈;穿过另一端小孔,用1/2英寸4-40螺丝和螺母固定。

**检查**:方向必须与原图一致;3圈不得互相交叉。

图源:Stanford University,Hapkit 3.0 装配说明(2015-11-11)。按项目CC BY-SA 3.0署名转载,中文为整理与检查提示。

[原版高清装配PDF](https://hapkit.stanford.edu/files/HapkitAssemblyInstructions_v11_11_15.pdf)

![p3-1.jpg](https://orecord-files.oss-cn-zhangjiakou.aliyuncs.com/sbp/projects/e85aca07-6818-4027-9457-bef9c6b55f4e/files/image/be5d847d89544a2baf9d671773775519.jpg)![p3-5.jpg](https://orecord-files.oss-cn-zhangjiakou.aliyuncs.com/sbp/projects/e85aca07-6818-4027-9457-bef9c6b55f4e/files/image/1e46aa793d9940159f5974be7a926e9c.jpg)![p3-11.jpg](https://orecord-files.oss-cn-zhangjiakou.aliyuncs.com/sbp/projects/e85aca07-6818-4027-9457-bef9c6b55f4e/files/image/f2e5f6ba69ec465e80476a55a94b68cf.jpg)![p3-0.jpg](https://orecord-files.oss-cn-zhangjiakou.aliyuncs.com/sbp/projects/e85aca07-6818-4027-9457-bef9c6b55f4e/files/image/27b0cc5e27d3440eb9e652735da825cb.jpg)

08|调整钢丝张力

### 调整钢丝张力

移动长槽内张紧垫片,使钢丝张紧;慢慢转动扇形轮,调整3圈的位置,再复核张力。

**检查**:全行程顺畅、无交叉和松脱;不靠过度张紧掩盖偏心或孔位误差。

图源:Stanford University,Hapkit 3.0 装配说明(2015-11-11)。按项目CC BY-SA 3.0署名转载,中文为整理与检查提示。

[原版高清装配PDF](https://hapkit.stanford.edu/files/HapkitAssemblyInstructions_v11_11_15.pdf)

![p3-6.jpg](https://orecord-files.oss-cn-zhangjiakou.aliyuncs.com/sbp/projects/e85aca07-6818-4027-9457-bef9c6b55f4e/files/image/70511e352e2543719b95b3c2422e5321.jpg)![p3-8.jpg](https://orecord-files.oss-cn-zhangjiakou.aliyuncs.com/sbp/projects/e85aca07-6818-4027-9457-bef9c6b55f4e/files/image/24af33ed28ce45caaf18610ba3a9af30.jpg)![p3-10.jpg](https://orecord-files.oss-cn-zhangjiakou.aliyuncs.com/sbp/projects/e85aca07-6818-4027-9457-bef9c6b55f4e/files/image/893135aa9476412f8e80ab224fc8012d.jpg)

09|安装四个吸盘脚

### 安装四个吸盘脚

把4个吸盘螺杆穿过底座孔,用4个8-32螺母固定。

**检查**:原文11/32英寸指螺母对边宽,不是螺纹直径;确认与8-32吸盘匹配。

图源:Stanford University,Hapkit 3.0 装配说明(2015-11-11)。按项目CC BY-SA 3.0署名转载,中文为整理与检查提示。

[原版高清装配PDF](https://hapkit.stanford.edu/files/HapkitAssemblyInstructions_v11_11_15.pdf)

![p4-2.jpg](https://orecord-files.oss-cn-zhangjiakou.aliyuncs.com/sbp/projects/e85aca07-6818-4027-9457-bef9c6b55f4e/files/image/927ee870833b4bd1ba6c00c450de099a.jpg)![p4-4.jpg](https://orecord-files.oss-cn-zhangjiakou.aliyuncs.com/sbp/projects/e85aca07-6818-4027-9457-bef9c6b55f4e/files/image/908d15b1d3fb461ebe47399a589bc4ff.jpg)

10|焊接磁阻传感器

### 焊接磁阻传感器

按照板上的外形标记放置KMA210,文字面朝外。先抬起90度插入引脚,再一次性折回平贴板面,焊接3个引脚。

**检查**:不要反复弯折造成引脚疲劳;断电检查焊点、桥连和方向。

图源:Stanford University,Hapkit 3.0 装配说明(2015-11-11)。按项目CC BY-SA 3.0署名转载,中文为整理与检查提示。

[原版高清装配PDF](https://hapkit.stanford.edu/files/HapkitAssemblyInstructions_v11_11_15.pdf)

![p4-7.jpg](https://orecord-files.oss-cn-zhangjiakou.aliyuncs.com/sbp/projects/e85aca07-6818-4027-9457-bef9c6b55f4e/files/image/4d2f2c883530487e8a2ba537982dc10d.jpg)![p4-1.jpg](https://orecord-files.oss-cn-zhangjiakou.aliyuncs.com/sbp/projects/e85aca07-6818-4027-9457-bef9c6b55f4e/files/image/9d9b6ce776474a1f9e3f623fe7d945d1.jpg)

11|控制板固定与电机接线

### 控制板固定与电机接线

控制板卡入底座夹具。把一根鳄鱼夹线剪半剥线,两根裸线接右侧端子;M+对应电机红点侧端子。

**检查**:断电操作,轻拉确认端子夹紧;线缆不能卷入传动轮。

图源:Stanford University,Hapkit 3.0 装配说明(2015-11-11)。按项目CC BY-SA 3.0署名转载,中文为整理与检查提示。

[原版高清装配PDF](https://hapkit.stanford.edu/files/HapkitAssemblyInstructions_v11_11_15.pdf)

![p4-6.jpg](https://orecord-files.oss-cn-zhangjiakou.aliyuncs.com/sbp/projects/e85aca07-6818-4027-9457-bef9c6b55f4e/files/image/63b874f529994ce7b9006d3c61e8d9ea.jpg)![p4-5.jpg](https://orecord-files.oss-cn-zhangjiakou.aliyuncs.com/sbp/projects/e85aca07-6818-4027-9457-bef9c6b55f4e/files/image/d08f4eb3544d46e7b2c85278ebf3517f.jpg)![p4-3.jpg](https://orecord-files.oss-cn-zhangjiakou.aliyuncs.com/sbp/projects/e85aca07-6818-4027-9457-bef9c6b55f4e/files/image/b59bb3b7c9a247fda6f05514e65c6de8.jpg)![p4-0.jpg](https://orecord-files.oss-cn-zhangjiakou.aliyuncs.com/sbp/projects/e85aca07-6818-4027-9457-bef9c6b55f4e/files/image/47609e5e741c4733b4d655d757f77a62.jpg)

12|USB初检与12V供电

### USB初检与12V供电

扶住板卡轻插Micro-USB,接电脑观察绿色指示灯。确认程序处于零输出后,才准备接12V中心正电源。

**检查**:不要生拉USB接口;首次程序和位置传感检查阶段保持电机外部电源断开,防止意外力输出。

图源:Stanford University,Hapkit 3.0 装配说明(2015-11-11)。按项目CC BY-SA 3.0署名转载,中文为整理与检查提示。

[原版高清装配PDF](https://hapkit.stanford.edu/files/HapkitAssemblyInstructions_v11_11_15.pdf)

![p5-0.jpg](https://orecord-files.oss-cn-zhangjiakou.aliyuncs.com/sbp/projects/e85aca07-6818-4027-9457-bef9c6b55f4e/files/image/b6b76325191a477b87dd65d83ee95f30.jpg)![p5-2.jpg](https://orecord-files.oss-cn-zhangjiakou.aliyuncs.com/sbp/projects/e85aca07-6818-4027-9457-bef9c6b55f4e/files/image/da1fd1d160724df5afe87f93f3c741bb.jpg)![p5-1.jpg](https://orecord-files.oss-cn-zhangjiakou.aliyuncs.com/sbp/projects/e85aca07-6818-4027-9457-bef9c6b55f4e/files/image/ba4bc40a722e41bab59fd6549968659e.jpg)

13|程序、标定与触觉验收

### 程序、标定与触觉验收

从官网保存Arduino示例,先核对PWM 5、方向8、MR A2及所用控制板。先检查串口读数随手柄连续变化,再核对几何半径、位置转换和电机常数。逐一测试虚拟墙、弹簧、阻尼或纹理。

**检查**:官网示例头注明2013且包含可选FSR,不能宣称已为3.0开箱标定;本BOM无FSR时按官网说明忽略对应代码。先低输出试验,异常振荡/发热立即断电;保存测量和版本记录。

图源:Stanford University,Hapkit 3.0 装配说明(2015-11-11)。按项目CC BY-SA 3.0署名转载,中文为整理与检查提示。

[原版高清装配PDF](https://hapkit.stanford.edu/files/HapkitAssemblyInstructions_v11_11_15.pdf)