手把手教你做Arduino随动机械臂

1、手把手教你做随动机械臂,课程作业主题:单片机硬件开发平台 课程名称：计算机硬件基础,项目介绍,课程作业项目名称：基于单片机系统的四自由度随动机械臂 子项目: （1）了解arduino leonardo这款硬件开发平台； （2）制作随动机械臂 （3）了解ssc32路舵机控制器的用法； 项目介绍：项目旨在制作一台小型四自由度机械臂，控制方式为随动控制（即用一种用电位器制作操纵杆，使舵机摆过的角度电位器的旋钮，从而达到机械臂跟随操纵杆运动的一种控制方式），此机械臂通过利用arduino leonardo这款硬件开发平台作为处理器，电位器为输入设备，舵机为输出设备，搭建起以arduino leonar

2、do为核心的机械臂系统。,图2，机械臂主体,图1，机械臂主体和arduino连接,实验视频链接,子项目1：什么是arduino leonardo？,图三，我所用的arduino leonardo,arduino leonardo的处理器核心是atmega32u4，同时具有20路数字输入/输出口（其中7路可作为pwm输出，12路模拟输入），一个16mhz晶体振荡器，一个usb接口，一个电源插座，一个icsp header和一个复位按钮。,子项目1：什么是arduino leonardo？,概要 处理器 atmega32u4 工作电压 5v 输入电压（推荐） 7-12v 输入电压（范围） 6-20

3、v 数字io脚 20 (其中7路作为pwm输出） 模拟输入脚 12 io脚直流电流 40 ma 3.3v脚直流电流 50 ma flash memory 32 kb （atmega32u4， 其中4 kb 用于 bootloader,即引入程序） sram 2.5 kb （atmega32u4） eeprom 1 kb （atmega32u4） 工作时钟 16 mhz,电源 arduino uno可以通过2种方式供电，而且能 自动选择供电方式 外部直流电源通过电源插座供电。 usb接口直接供电。 存储器 atmega32u4包括了片上32kb flash，其 中4kb用于bootloader。

4、同时还有2.5kb sram和1kb eeprom。,子项目1：什么是arduino leonardo？,输入输出 20路数字输入输出口：工作电压为5v，每一路能输出和接入最大电流为40ma。每一路配置了20-50k欧姆内部上拉电阻（默认不连接)。除此之外，有些引脚有特定的功能 串口信号rx（0号）、tx（1号）: 与内部 atmega32u4 usb-to-ttl 芯片相连，提供ttl电压水平的串口接收信号。 外部中断（2号和3号）：触发中断引脚，可设成上升沿、下降沿或同时触发。 脉冲宽度调制pwm（3、5、6、9、10 、11、13）：提供7路8位pwm输出。 spi（10(ss)，11(

5、mosi)，12(miso)，13(sck)）：spi通信接口。 led（13号）：arduino专门用于测试led的保留接口，输出为高时点亮led，反之输出为低时led熄灭。 模拟输入a0到a5、a6到a11：每一路具有10位的分辨率（即输入有1024个不同值），默认输入信号范围为0到5v，可以通过aref调整输入上限。除此之外，有些引脚有特定功能 aref：模拟输入信号的参考电压。 reset：信号为低时复位单片机芯片。 通信接口 串口：atmega32u4内置的uart可以通过数字口0（rx）和1（tx）与外部实现串口通信；atmega32u4可以访问数字口实现usb上的虚拟串口。 tw

6、i（兼容i2c）接口 spi 接口 物理特征 arduino uno的最大尺寸为2.7 x 2.1 inches。 开发环境 arduino 1.0.1 开发语言为c语言,图四，开发环境,子项目2：制作随动机械臂,原理图：,v,v,v,v,v,v,v,v,v,v+=5v,v+=5v,舵机（servo）有三条接线，分别为信号线（signal），电源线（v+）和地线,signal,电位器（pot）有三根线，其中电刷连接的变阻线接板子的模拟输入,子项目2：制作随动机械臂,实际连接图（以一号舵机为例）：,电位器,子项目2：制作随动机械臂,程序源代码（一个舵机） #include / 开发环境ardui

7、no 1.0.1中有此库 servo myservo; / 创建一个舵机项目（myservo）以操控一个舵机 int potpin = 0; / 模拟输入接口0号口接电位器 int val; / 引入变量读取电位器输入的电压值 void setup() myservo.attach(9); / 把舵机连接至九号pwm输出口上 void loop() val = analogread(potpin); / 从电位器上读取电压值（从0到1023） val = map(val, 0, 1023, 0, 179); / 用map函数将电压值转化成要控制的舵机的转动角度 myservo.write(va

8、l); / 将输出角度读出控制舵机转动 delay(15); / 等待舵机达到指定位置 ,子项目2：制作随动机械臂,当控制四个舵机时，程序变成： #include servo myservo1; servo myservo2; servo myservo3; servo myservo4; int potpin1 = 0; int potpin2 = 1; int potpin3 = 2; int potpin4 = 3; int val1; int val2; int val3; int val4; void setup() myservo1.attach(9); myservo2.atta

9、ch(10); myservo3.attach(11); myservo4.attach(13); void loop() val1 = analogread(potpin1); val2 = analogread(potpin2); val3 = analogread(potpin3); val4 = analogread(potpin4); val1 = map(val1, 0, 1023, 0, 179); val2 = map(val2, 0, 1023, 0, 179); val3 = map(val3, 0, 1023, 0, 179); val4 = map(val4, 0, 1

10、023, 0, 179); myservo1.write(val1); myservo2.write(val2); myservo3.write(val3); myservo4.write(val4); delay(15); ,图5，arduino1.0.1中的四自由度机械臂随动控制程序,在制作硬件之前，可以现将此程序拷入板子,子项目2：制作随动机械臂,材料： 1.arduino leonardo板一个，miniusb数据线一条（接电脑用）。 2.舵机：普通模拟180度舵机 一个（盛辉mg996r即可）； 9g小型舵机2个；2.5g微型 舵机一个。 3.电位器4个（1k 1w，其实具体型号 无

11、所谓，1k左右的低功耗的就行，旋 转角尽量接近180度，因为选取的舵机 都是180度的舵机）,子项目2：制作随动机械臂,材料： 4.杜邦线若干（公母头的都要有哦）。 5.舵机摆臂若干，各种型号螺丝若干。 工具 各种螺丝刀（必须的），强力胶水（加固用），电烙铁， 焊锡等技术宅必备电工用具。,暂时还没买烙铁架。,子项目2：制作随动机械臂,准备工作： 1.将程序校检后拷入板子 2.先将舵机编号，再将电位器按照舵机顺序编号 3.将杜邦线与电位器连接好（杜邦线母头可以正 好插入电位器引脚） 4.将舵机杜邦线的母头改造为公头（这是因为 arduino板子上的连接口全部都是母头，所以舵 机连不上的缘故，强烈

12、建议arduino将来出带公 头的板子！改造接线花了我不少时间）,图8，电位器编号和舵机的编号,图9，接头被破坏时的惨状,图10，改造后的接口（中间插上细铁丝再焊牢，再包上绝缘胶布）,1 2 3 4,子项目2：制作随动机械臂,1. 将舵机摆臂以合适角度固定在舵机上。,正式开始搭建！,子项目2：制作随动机械臂,2. 用自攻螺丝在二号三号舵机的侧部中央钻孔（力气活），但注意不要伤到里面的电路！,正式开始搭建！,子项目2：制作随动机械臂,3.如图搭建机械臂，注意小臂是用旧的电池架弯曲制成，如果没有，可以找相似的材料代替。搭建完毕后要注意将线绕整齐，不要妨碍到机械臂的动作。,子项目2：制作随动机械臂,发挥你的想象力！,子项目2：制作随动机械臂,图12，肩部特写,2号舵机,3号舵机,图13，肘部特写,4号舵机,子项目2：制作随动机械臂,4.按照原理图逐步搭建电路,图12，一个关节控制电路的搭建,按照原理图搭建电路，注意： 一号电位器信号输出端接a0；二号电位器接a1；三号电位器接a4；四号接a5。一号