开发背景：

       近年来，作为“颠覆”制造方式的3D打印技术的不断兴起，其在各个领域都得到了广泛的应用。我国3D打印技术在工业领域取得诸多世界前列的成果。但总体3D打印技术较之发达国家落后，主要体现在桌面型的应用上。

工业型3D打印机主要材料是金属以及先进工业陶瓷等工业类材料。而桌面型则主要涉及非金属材料，高分子聚合物材料等，如ABS、PLA，食材材料如巧克力，奶油，面糊等。我国在这些领域的发展，包括更广泛的材料应用，和新式结构的创新设计等方面匮乏。针对此现状，本团队创新打印结构，设计了一种基于四自由度的机械臂式的巧克力（浆料）3D打印机。

结构说明：

        3D打印机的结构要求主要是满足打印末端在三维空间的自由运动。传统桌面型3D打印机的机械结构主要是基于笛卡尔直角坐标系的箱体结构。这种结构因其稳定和易控制性得到广泛应用，而本设计采用四自由度机械臂结构。设置在旋转基座上的三个步进电机分别控制大臂，小臂以及基座的旋转，末端执行件末端平面始终与打印平台平行，打印头套件主轴方向与末端执行件平面垂直安放。这样四自由度机械臂固定末端一个自由度，通过电机控制其他三个自由度，旋转基座在水平面的旋转与大臂小臂在垂直面旋转使得末端在理论球体坐标系内运动，实现末端空间的三维运动。设置在旋转座的泵体在控制元件控制下为打印头供料，导管采用硬质塑性导管，设置在整机上方，避免妨碍打印。

控制系统：

      考虑到机械臂常用的舵机存在不精确控制的情况，本机采用1.8度， 128细分的步进电机驱动。避免成本的增加，放弃使用谐波减速器等，而是用定制的减速箱使得成本和性能达到平横，理重复定位精度可达0.2mm。

控制板采用Arduino MEGA2560，协同控制各个电机以及泵体的协调运动。