Tolocar/Maslow4 (Open Source CNC router)/zh
Maslow4是一款紧凑型大型 CNC 路由器。这是 Maslow CNC 系列中的最新设计（截至 2023 年）。这是原始马斯洛的下一代和完全重新设计。
它是大型 CNC 路由器的完全开源且低成本的替代品，可供个人使用。它主要被设想为一种工具，允许个人制造商在家中或车库中切割类似 OpenDesk 的设计。它不需要过多的空间，可以在几分钟内完成设置，并且可以在最大 8' x 4' 的大格式上进行工作，精度达到毫米级。
这种设计的主要特点是紧凑，甚至便携（取决于这个词的定义）。它还可以在各种角度下工作 - 从完全水平到几乎垂直（高达 75 度），大大减少了大型 CNC 路由器的空间要求。
所有 Maslow4 设计文件、固件和软件均根据 GNU(?) 许可分发。
Maslow4 得到了Tolocar计划的支持。
一般资讯
Maslow 4 属于张拉整体机器人家族的一部分，这意味着它利用张力下的构件来移动。这使得 Maslow 4 无需昂贵或精密的刚性零件即可做出精确的运动。 Maslow 4 采用四条钢筋带将其位置完全限制在切割表面上。
定制的五轴控制板驱动四个高功率直流伺服马达（带磁编码器的行星齿轮箱）和两个步进马达（用于 z 轴）。每个伺服轴都独立控制，并具有即时电流回馈，让马斯洛“感受到”每条皮带的张力。该控制器具有 Wi-Fi、蓝牙和 USB C 连接。
Maslow4 可以透过任何具有 Wi-Fi 连接的 Windows、Linux、Mac、i-OS 或 Android（无需下载应用程序或软件）装置进行控制，方法是直接连接到装置建立的 Maslow Wi-Fi 网络，或者如果有的话，将 Maslow 连接到您的家庭网络。无需网络连线。也提供蓝牙和 USB C 连接。
Maslow 4 是完全自我校准的，Maslow 4 自动使用其伺服马达进行一系列运动和测量（透过拉动其皮带直到感觉到它们被教导）记录结果。然后它使用遗传算法来“进化”精确的校准。
锚点可以是任四个刚性点。它们不需要精确间隔或呈矩形。
背景
六年前，开源 CNC 路由器（Maslow）问世。
透过开展活动，建构了多样化的设计，并形成了世界各地的人们的社区。从那次经验中，我们学到的所有教训都被纳入了马斯洛 4 的建构之中。
Maslow 4 是原始机器的完全重新设计，但进行了改进。
这个解决方案有什么好处？
马斯洛4的好处是：
- 它可以透过 Wi-Fi 与任何调制解调器浏览器连接。
- 它易于组装，不需要特殊工具。
- Wi-Fi 控制器速度更快，而且可以自我校准。
机械设计
Maslow4 由 4 个围绕路由器主体旋转的“臂”组成，固定在围绕路由器主体固定的两个“夹子”之间。然后将路由器安装在“滑橇”上的四个点上，其中两个是 Z 轴步进马达轴，另外两个在 4 个直线滚珠轴承的帮助下在连接到滑橇的杆上滑动。
路由器主体可以透过两个 Z 轴步进马达上下移动。整台机器由每个臂中的马达移动，拉动或释放皮带，改变切割表面上的路由器位置。
手臂可以围绕身体自由旋转，这样皮带中的张力总是以某种方式使它们对齐，使得皮带的延伸总是与路由器的中心重合。这大大简化了程式的内部数学并减少了错误。
与原始的 Maslow 不同，Maslow4 中的所有电子设备和组件都安装在滑橇上。这为用户提供了完全自由的安装选择。 Maslow4 的框架可以是任意 4 个刚性锚点。例如，这可以是由木头或铝制成的框架，或只是用于钻入地板的锚，或是混凝土车道。
Maslow4 仅透过测量皮带长度来追踪其位置。每个臂都安装有一个编码器板，该板使用安装在滚筒内的磁铁来测量皮带通过的滚筒的绝对位置。
算法
定位的一般数学
Maslow4 不使用任何其他输入，仅使用皮带长度来确定其在工作区域上的位置。
理论上，知道了锚点的位置，你只需要知道两条皮带的长度就可以确定位置。此位置位于两个圆的交点处，皮带长度的半径以锚点为中心。通常有两个点符合该方程，但其中一个点始终位于工作区域之外，可以忽略不计。
Maslow4 使用 4 条带来确定其位置。
校准过程
为了确定它在 XY 平面上的位置，机器需要知道到锚点的距离，但这需要对锚点位置有非常精确的了解。这是此类机器面临的挑战之一。事实证明，确定锚点的实际坐标对于大多数设定和个人来说都是一个巨大的挑战。
基于这些原因，Maslow4 采用了一种新的校准过程来确定锚点的坐标。
Maslow4 从锚点的 XY 坐标的近似值开始。首先，我们将所有 4 条皮带缩回至零位，以校准皮带的零长度位置。然后将皮带延伸并固定在点上，马斯洛开始在工作区域中心散布的 10x10 点网格中移动。在每个点上，机器都会缩回两条底部皮带，直到它们处于张力之下，并使用来自马达的电流回馈来侦测张力。然后测量每个点处张紧皮带的长度。这样我们就得到了 100 套皮带长度。
如果锚点坐标正确，这些测量值都应该能够在同一点重合。由于我们从坐标的近似值开始，因此我们使用以下“进化”算法来寻找真正的解决方案。
- 首先，透过沿着皮带相对于坐标平面的角度移动每组测量值，我们确定了一组角度，其中每组的皮带末端彼此最接近。
- 然后我们确定锚点，即哪些皮带末端与其他皮带末端的距离最远。
- 我们确定需要将锚点位置推向哪个方向，以减少这种差异。
- 我们将重点推向上述方向。
- 返回 1。
我们继续运行这个循环，直到我们得到解决方案的全局最小值 - 该解决方案中皮带末端之间的平均距离最小，并且不能再通过在任何方向上轻推任何锚点来改进。这给了我们最接近真实的解决方案。
硬件
Maslow4控制板是客制化设计的开源PCB。主控制器为ESP32-S3芯片。它透过马达驱动板、4 个磁编码器、两个 Z 轴步进马达、内建 SD 记忆体和一个冷却风扇控制 4 个直流马达。
固件
Maslow4 是开源 CNC 固件 FluidNC（以前称为 Grbl_Esp32）的一个分支。它利用其自己的特定 maslow 配置文件，并使用基于另一个开源 ESP3D-UI 专案的相同 Web 界面，并进行了一些细微的更改。 Web 界面允许完全控制机器。从校准、报告状态到即时观看正在切割的档案。它支援标准 g-code 文件，可以透过 Web 界面载入。
Web 界面允许从任何平台和浏览器在低端和较旧的机器上控制 Maslow4。
零件和组装件
Maslow4 是围绕着 DeWalt DWP611 路由器（欧洲人称为 DeWalt 26200）手持式 CNC 路由器建构的。它由 4 个“臂”组成，这些臂围绕着路由器主体旋转，夹在两个将臂固定在一起的“夹子”之间。然后将它们连接到“雪橇”上，配有两个步进马达和 2 个支撑杆。
然后，带有臂的路由器可以相对于滑架上下滑动，由两个 Z 轴步进马达驱动。
控制板固定在塑胶底座上，并夹在 DeWalt 路由器上。它有一个内置冷却风扇的盖子。路由器的空气冷却也用于更好地冷却电路板。
Sled 有一个带有集尘软管连接埠的集尘系统，可以连接任何吸尘器来收集灰尘。
每个臂由一个塑胶底座、一个直流马达和一个附在其上的编码器板组成。带有变速箱的直流马达透过齿轮连接到主卷轴齿轮，皮带缠绕在主卷轴齿轮上。皮带从两个滚轮之间的臂中出来，其中一个滚轮内置有磁铁，用于测量皮带的伸长。
影响
Maslow4 被设计为一款经济实惠的大型 CNC 路由器，对大多数人来说都足够便宜。它的规格足以满足大多数项目的需求，例如采用开放式设计为家居制作定制家具和固定装置。这将使家具等产品的生产更加分散和民主。更大的目标是透过促进开源 CNC 生态系统并激励创造更多个人可以使用的开放设计，使住房更加实惠。房屋和住房结构属于这些设计之一，并且有可能使建造房屋的价格远低于市场价格。
画廊
参考文献
- https://www.maslowcnc.com/－马斯洛计划官方网站。
- https://forums.maslowcnc.com/ - 官方 Maslow CNC 论坛