5.3-机械臂控制模块与传送带开发《智能机器人技术应用》

项目五小型柔性智能制造案例创灵实验平台机械臂控制模块与传送带开发任务三职业能力目标01任务描述与要求02任务分析与计划03知识储备04任务实施05任务检查与评价06任务小结07任务拓展08任务三机械臂控制模块与传送带开发复习并掌握第一张人工智能实验平台机械臂部分；复习并掌握第二章传送带部分的知识内容，并能熟练运用；掌握串口调用机械臂方法；掌握机械臂控制Python封装方法；掌握传送带控制Python封装方法。掌握串口调用机械臂方法；掌握机械臂控制Python封装方法；掌握传送带控制Python封装方法。职业能力目标01实验目的实验内容职业能力目标01任务描述与要求02任务分析与计划03知识储备04任务实施05任务检查与评价06任务小结07任务拓展08任务三机械臂控制模块与传送带开发此任务要求同学们复习并掌握第一张人工智能实验平台机械臂部分以及第二章传送带部分的知识内容，学习怎么接入机械臂的封装，了解机械臂的SN码，在实验中学会编写机械臂、传送带的封装函数，将机械臂与传送带结合使用，并能熟练运用。任务描述任务要求复习串口调用机械臂方法，完成机械臂动作封装代码编写；编写机械臂控制Python封装方法，完成机械臂任务；掌握传送带控制Python封装方法，实现机械臂物块搬运，将物块放置到传送带上，传送带运输到指定位置，机械臂搬运物块放置到指定位置。任务描述与要求02职业能力目标01任务描述与要求02任务分析与计划03知识储备04任务实施05任务检查与评价06任务小结07任务拓展08任务三机械臂控制模块与传送带开发任务分析思考一下在未来，机械臂能新增哪些用途，在我们学习了解完本章知识后，我们能如何改进传送带。根据自己的了解，要怎样去了解认识USB麦克风，可以促进自己进一步地学习？任务分析与计划03任务计划表项目名称创灵实验平台任务名称机械臂控制模块与传送带开发计划方式自主设计计划要求请用6个计划步骤来完整描述出如何完成本次任务序号任务计划1

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通过上面的思考，你是否对本任务要完成的工作有所了解？让我们一起来制订完成本次任务的实施计划吧！任务分析与计划03职业能力目标01任务描述与要求02任务分析与计划03知识储备04任务实施05任务检查与评价06任务小结07任务拓展08任务三机械臂控制模块与传送带开发SN码204知识储备参数可调功能实现1参数可调功能实现04为了实现在小柔智能制造系统在运行过程中参数可调整，那么就需要根据对配置文件进行读写，即通过应用程序修改系统的配置文件，这样在系统重启后就可以用新的配置文件中参数。参数可调功能实现04可调参数内容：1.红色色块放置位置；2.绿色色块放置位置；3.黄色色块放置位置；4.蓝色色块放置位置；5.仓库色块的位置：即色块起始的位置，因为色块的相对位置是固定，所以这里这需要一个色块的位置参数即可；6.色块放置传送带的位置：色块从仓库搬运到传送带上放置的位置；7.机械臂的sn码；8.偏正量调整。参数可调功能实现04配置文件数据格式文件名为【config.json】{"red":{"x":"65","y":"240","z":"24"},"green":{"x":"15","y":"185","z":"24"},"yellow":{"x":"65","y":"185","z":"24"},"blue":{"x":"15","y":"240","z":"24"},参数可调功能实现04配置文件数据格式文件名为【config.json】{"red":{"x":"65","y":"240","z":"24"},"green":{"x":"15","y":"185","z":"24"},"yellow":{"x":"65","y":"185","z":"24"},"blue":{"x":"15","y":"240","z":"24"},"start_position":{"x":"76","y":"252","z":"21"},"block_belt_position":{"x":"235","y":"30","z":"68"},"robot_list":["B3599L2652R3114","B2327L2856R2891"],"robot1":"B3599L2652R3114","robot2":"B2327L2856R2891","error_coordinate":{"x":"15","y":"-4"}}参数可调功能实现04功能实现：假设config.json的路径就在当前代码的相同路径下，那么config.json的路径path=./config.json,打开方法我们用文件打开方法，并用json.load方法将配置文件中的配置参数转成`dict`格式，方便后面对数据的使用。写数据则用json.dump将修改后的dict数据写入到配置文件中。参数可调功能实现04参数可调功能实现代码：

参数可调功能实现04动手实验：按照以下要求完成实验：1.在<1>处，使用上述封装的参数调整类读取./config.json路径下的配置内容2.在<2>处，将读取到的配置参数中的红色色块的位置修改为{"x":"55","y":"240","z":"24"}3.在<3>处，将修改后的参数写入./config.json配置文件中05知识储备SN码2参数可调功能实现13SN码04

SN码是SerialNumber的缩写，有时也叫SerialNo，也就是产品序列号，产品序列是为了验证“产品的合法身份”而引入的一个概念，它是用来保障用户的正版权益，享受合法服务的；一套正版的产品只对应一组产品序列号。SN码别称：机器码、认证码、注册申请码等。SN码04

SN码有时也指“机器码”，是有些软件为了防止盗版，采取了一定的保护措施。在用户注册的时候会根据用户软件所安装的计算机软硬件信息生成唯一的识别码，一般称作机器码，也叫序列号、认证码、注册申请码等。基本用途04SN码

SN码就是软件开发商给软件的一个识别码，和人的身份证号码类似，其作用主要是为了防止自己的软件被用户盗用。用户要使用其软件就必须知道序列号。序列号04SN码

国际移动设备识别码（InternationalMobileEquipmentIdentity，IMEI），即通常所说的手机序列号、手机“串号”，用于在移动电话网络中识别每一部独立的手机等移动通信设备，相当于移动电话的身份证。序列号共有15~17位数字，前8位（TAC）是型号核准号码（早期为6位），是区分手机品牌和型号的编码。序列号04SN码

接着2位（FAC）是最后装配号（仅在早期机型中存在），代表最终装配地代码。后6位（SNR）是串号，代表生产顺序号。国际移动设备识别码一般贴于机身背面与外包装上，同时也存在于手机存储器中，通过在手机拨号键盘中输入*#06#即可查询。确认号04SN码

TCP协议工作在OSI的传输层，是一种可靠的面向连接的数据流协议，TCP之所以可靠，是因为它保证了传送数据包的顺序。顺序是用一个序列号来保证的。响应包内也包括一个序列号，表示接收方准备好这个序列号的包。在TCP传送一个数据包时，它会把这个数据包放入重发队列中，同时启动计时器，如果收到了关于这个包的确认信息，便将此数据包从队列中确认号04SN码删除，如果在计时器超时的时候仍然没有收到确认信息，则需要重新发送该数据包。另外，TCP通过数据分段中的序列号来保证所有传输的数据可以按照正常的顺序进行重组，从而保障数据传输的完整。在TCP通讯中主要有连接的建立、数据的传输、连接的关闭三个过程！每个过程完成不同的工作，而且序列号和确认号在每个过程中的变化都是不同的。职业能力目标01任务描述与要求02任务分析与计划03知识储备04任务实施05任务检查与评价06任务小结07任务拓展08任务三机械臂控制模块与传送带开发05任务实施机械臂动作封装2机械臂接入封装1传送带控制封装3机械臂接入封装机械臂安装问题：小柔智能制造案例是在两台机械臂的配合下完成仓库货物搬运与识别分拣，其中一台负责搬运，另一台则负责分拣。两台机械臂型号一致，但在整个分拣系统中所处的角色却是不一样，这样就需要有一个识别机械臂身份唯一性的ID来进行识别机械臂，才能在系统中给它分配对应的角色，完成对应的任务。在设备安装期间，安装人员可以根据设备的ID给设备分配对应的身份。在前面的UI设计中，我们在UI中有一个“参数设置”，在“参数设置”功能中，有一个是用于选择机械臂位置SN的选择框，通过该选框可以为机械臂选择“角色”，而SN则是机械臂的身份ID。所以，在编写机械臂接入模块时，第一重要的是获取机械臂SN码。机械臂接入封装机械臂SN码获取：通过前面课程的学习，我们知道，课程使用的机械臂是提供一个可以与机械臂进行通信的接口，通过发送串口数据，就可以与机械臂进行通信，那么有没串口指令是用来获取机械臂自身信息的呢？通过查阅机械臂厂商官方的文档资料，我们可以发现发送`b"#5P2205"`指令机械臂会返回自身固件版本和识别身份唯一性的ID，所以，我们可以通过该指令来获取机械臂的SN信息。机械臂接入封装机械臂SN码获取：步骤一：机械臂SN码获取：

机械臂接入封装机械臂SN码获取：步骤二：根据配置的SN码，获取串口对象：机械臂接入封装机械臂SN码获取：根据接入的封装代码，完成动手练习。动手练习1：1.在<1>处，用串口获取机械臂/dev/ttyACM0串口对象。机械臂接入封装机械臂SN码获取：动手练习2：1.在<1>处，填写串口指令b"#5P2205"，用于获取机械臂信息，可参考Jupyter任务三。机械臂接入封装机械臂SN码获取：动手练习2：1.在<1>处，填写串口指令b"#5P2205"，用于获取机械臂信息，可参考Jupyter任务三。05任务实施213机械臂接入封装机械臂动作封装传送带控制封装机械臂动作封装1.仓库搬运动作：仓库搬运动作是将色块从仓库区域搬运到传送带上的动作，这一组动作涉及，仓库色块抓取，色块放置在传送带上，机械臂复位。需要的数据有每次抓取的色块的位置坐标，和放置在传送带上的位置坐标。考虑到解耦性，这些数据应该以接口的形式传输，即以函数参数的形式进行传输。复位可以考虑固定位置复位。机械臂动作封装2.色块分拣动作：色块分拣动作是将识别出来的色块根据类别搬运到指定类别放置的位置，这组动作同样需要给个色块在传送带上的具体位置，和色块类别，通过在数据表里检索到对应的位置，来确定具体应该存放的坐标，如下图所示。机械臂动作封装2.色块分拣动作：代码注释：defmove_to_belt(self,start_position,end_position):'''将色块从仓库搬运到传送带上:paramstart_position:色块起始位置:paramend_position:色块最终放置位置:return:'''self.robot1.write(b"G0X120Y0Z60F90\n")self.robot1.write(bytes("G0X"+str(start_position["x"])+"Y"+str(start_position["y"])+"Z90F90\n",encoding='utf-8'))#设置机械臂移动的坐标x，ytime.sleep(1)#延时1s机械臂动作封装2.色块分拣动作：动手练习3：1.在<1>处，填上对应机械臂动作封装中的方法，实现下面给定的仓库坐标和传送带坐标，机械臂将色块从仓库位置搬运到传送带上。2.在<2>处，填上一个色块在传送带上的位置坐标，可以用假设坐标，后面目标检测任务完成后即可用真实的坐标（注意，数据结构）,在<3>填写色块颜色，使得机械臂完成从传送带上搬运色块到色块存放区域。机械臂动作封装2.色块分拣动作：参数可调功能实现动手实验：按照以下要求完成实验：1.要求编写代码，实现点击按钮输出“运行传送带”,传输带运行，再次点击按钮时输出“停止运行

传送带”，传送带停止运行。2.在<1>处，使用belt对象调用belt_move()函数，启动传送带。3.在<2>处，使用belt对象调用belt_stop()函数，停止传送带。参数可调功能实现动手实验：按照以下要求完成实验：1.要求编写代码，实现点击按钮输出“运行传送带”,传输带运行，再次点击按钮时输出“停止运行

传送带”，传送带停止运行。2.在<1>处，使用belt对象调用belt_move()函数，启动传送带。3.在<2>处，使用belt对象调用belt_stop()函数，停止传送带。05任务实施213机械臂接入封装机械臂动作封装传送带控制封装传送带控制封装传送带在小柔智能制造项目中的主要功能是运输色块，将色块从搬运端运输到识别端，所以在传送带功能的封装上主要实现两个功能，一个是运行传送带，另一个功能则是停止传送带。通过前面的传送带部分的学习，我们封装如下图代码，打开Jupyter：传送带控制封装传送带控制封装传送带控制封装职业能力目标01任务描述与要求02任务分析与计划03知识储备04任务实施05任务检查与评价06任务小结07任务拓展08任务三机械臂控制模块与传送带开发任务检查与评价06序号评价内容评价标准分值得分1知识运用（20%）掌握相关理论知识，理解本次任务要求，制定详细计划，计划条理清晰，逻辑正确（20分）20分

理解相关理论知识，能根据本次任务要求、制定合理计划（15分）了解相关理论知识，有制定计划（10分）无制定计划（0分）2专业技能（40%）完成机械臂接入封装，机械臂动作封装，传送带控制封装。（40分）40分

完成机械臂接入封装，机械臂动