(RB-13K111)6自由度機(jī)械臂Arduino版
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產(chǎn)品概述
機(jī)械手臂目前在機(jī)械人技術(shù)領(lǐng)域中得到廣泛的應(yīng)用，在工業(yè)制造、醫(yī)學(xué)治療、娛樂服務(wù)、教學(xué)應(yīng)用、軍事以及太空探索等領(lǐng)域都能見到它的身影。雖然大家經(jīng)常在電影或者電視中見過，似曾想過擁有一臺(tái)屬于自己的機(jī)械臂，因其功能針對(duì)性強(qiáng)和高額的售價(jià)，使我們望而卻步。現(xiàn)在你不必?fù)?dān)心這個(gè)問題了，AS-6D0F鋁合金機(jī)械臂套件，可以實(shí)現(xiàn)你的機(jī)器人夢(mèng)想。此版說明書主要介紹如何利用4個(gè)大按鈕模塊與Arduino Uno控制器之間的通訊直接控制六自由度機(jī)械臂并且在LCD2004液晶屏上實(shí)時(shí)顯示監(jiān)控到的信息，此說明書還介紹Arduino Uno控制器與LCD2004液晶屏及大按鍵之間的接線和調(diào)試過程，按照此說明書的步驟一步一步的組裝完成后，給其上電，通過4個(gè)大按鈕模塊就可以輕松實(shí)現(xiàn)對(duì)六自由度機(jī)械臂的控制。
主控器技術(shù)參數(shù)
- 主控器：Carduino UNO R3
- 微處理器：ATmega328
- Flash 內(nèi)存：32 KB (ATmega328 其中0.5 KB 用于引導(dǎo)程序）
- 工作電壓：5V
- 輸入電壓：接上USB 時(shí)無須外部供電或外部7V~12V DC 輸入
- 輸出電壓：5V DC 輸出和3.3V DC 輸出和外部電源輸入
- 時(shí)鐘頻率：16 MHz
- 輸入電壓：7-12V（推薦）
- 輸入電壓：6-20V（限制）
- 支持USB 接口協(xié)議及供電(不需外接電源)
- 支持ISP 下載功能
- 數(shù)字I/O 端口：14（6 個(gè)PWM 輸出口）
- 模擬輸入端口：6
- 直流電流：40mA（I/O 端口）
- 直流電流：50mA（3.3V 端口）
- EEPROM：1 KB (ATmega328)
- SRAM：2 KB (ATmega328)
- 尺寸：75x55x15mm
零件列表
安裝連線
步驟1：如圖所示，CarDuino Uno 控制器與傳感器擴(kuò)展板連接，并通過 USB 連接線給 Carduino UNO 上傳例子程序。
步驟2：如圖所示，將按壓式大按鈕模塊與傳感器擴(kuò)展板 V5.0 的模擬接口連接。
將4個(gè)大按鈕模塊分別接到傳感器擴(kuò)展板v5.0的4個(gè)模擬口A0.A1.A2.A3，作為機(jī)械臂的控制按鍵，功能如下：
- A0被按下時(shí)舵機(jī)號(hào)從上至下1
- A1被按下時(shí)舵機(jī)號(hào)從下至上1
- A2被按下時(shí)舵機(jī)順時(shí)針轉(zhuǎn)
- A3被按下時(shí)舵機(jī)逆時(shí)針轉(zhuǎn)
步驟3：如下圖所示，將 RB-150MG 與傳感器擴(kuò)展板 V5.0 連接，依次連接底盤到夾持器舵機(jī)。
- 將底盤到夾持器的舵機(jī)順次連接到傳感器擴(kuò)展板的 6 個(gè)數(shù)字口 D4（底盤舵機(jī)）D5、D6、D7、D8、D9（夾持器舵機(jī)）。
步驟4 如圖所示：將 IIC LCD2004 液晶顯示屏與傳感器擴(kuò)展板連接，IIC LCD2004液晶顯示屏接到傳感器擴(kuò)展板 v5.0 的 IIC 接口，連接時(shí)需要注意紅色對(duì)應(yīng)“+”，黑色對(duì)應(yīng)“-”
步驟5 圖下圖所示：給機(jī)械臂電控部分進(jìn)行供電。
- 取下傳感器擴(kuò)展板 v5.0 的跳線帽，使用開關(guān)電源（5V 給傳感器擴(kuò)展板 v5.0 供電，12V 給 CarDuino Uno 控制器供電），紅色接 VCC,黑色接 GND（注意區(qū)分正負(fù)極）。
- 安裝后整體效果圖，注意：圖中的瓦力不在套件內(nèi)。
例子程序
程序編譯上傳前，需要下載程序使用的庫文件Arduino版機(jī)械臂庫文件下載地址
#include <Servo.h> //調(diào)用一些庫文件
#include <TimedAction.h>
#include <SimpleTimer.h>
#include <Wire.h>
#include <LiquidCrystal_I2C.h>
//定義舵機(jī)位置名稱，并編號(hào)。
const int base = 0;
const int shoulder = 1;
const int elbow = 2;
const int wristflex = 3;
const int wristrot = 4;
const int gripper = 5;
const int stdDelay = 20; //舵機(jī)運(yùn)動(dòng)延時(shí)（單位ms）
const int maxServos = 6; //舵機(jī)的數(shù)量
const int centerPos = 90; //舵機(jī)中位位置
unsigned long key_millis = 0;
unsigned long button_millis = 0;
int keyDelay = 100; //定義延時(shí)時(shí)間
int buttonDelay = 50; //定義按鍵延時(shí)
int thisServo = base; //定義起始電機(jī)
typedef struct{ //數(shù)組框架結(jié)構(gòu)
byte neutral; //中位角度
byte minPos; //最小角度
byte maxPos; //最大角度
byte delaySpeed; //延時(shí)時(shí)間
byte curPos; //舵機(jī)當(dāng)前角度
} ServoPos; //結(jié)構(gòu)體名稱
ServoPos servosPos[] = { //對(duì)舵機(jī)限位
{ 90, 180, 10, stdDelay, 0 }, //中位90，最小角度180，最大角度10，范圍0~180度。
{ 90, 180, 10, stdDelay, 0 },
{ 90, 180, 60, stdDelay, 0 },
{ 90, 170, 50, stdDelay, 0 },
{ 90, 180, 10, 10, 0 },
{ 90, 125, 55, 5, 0 }
};
byte serv = 90;
int counter = 0;
int curServo = 0;
int sMove[] = {0, 90, 0};
int sAttach[] = {0, 0};
LiquidCrystal_I2C lcd(0x27,20,4); //0x27 D7~D0端口開關(guān)設(shè)置0x表示十六進(jìn)制27轉(zhuǎn)換成16進(jìn)制數(shù)是00100111 1代表開，0代表關(guān)， 20列，4行，行號(hào)從零算起，第一行行號(hào)0，第二行行號(hào)1.
Servo servos[maxServos];
int destServoPos[maxServos];
int currentServoPos[maxServos];
TimedAction servoMove[maxServos] = TimedAction(100, doServoFunc); // 延時(shí)，延時(shí)時(shí)間為聲明時(shí)間。
SimpleTimer timer; // For movement tests
TimedAction keys = TimedAction(10, keypadFunc);
void setup() { //設(shè)置
delay(200);
Wire.begin();
lcd.init(); //LCD初始化
lcd.backlight(); //LCD背光燈打開
delay(500);
lcd.on(); // LCD開機(jī)
setupDisplay(); //調(diào)用子程序，設(shè)置顯示內(nèi)容門，后面有定義。
for(int i=0; i<maxServos; i++) {
servos[i].write(servosPos[i].neutral);
servosPos[i].curPos = servosPos[i].neutral;
servos[i].attach(i+4);
destServoPos[i] = centerPos;
currentServoPos[i] = centerPos;
servoMove[i].disable();
}
//timer.setInterval(5000, servoTestFunc);
}
void loop() {
for(int x=0; x<maxServos; x++) {
curServo = x;
servoMove[x].check();
}
//timer.run();
keys.check();
navSwitchFunc();
}
void servoTestFunc() {
if(counter % 2) {
Move(thisServo, servosPos[thisServo].minPos, servosPos[thisServo].delaySpeed);
}
else
Move(thisServo, servosPos[thisServo].maxPos, servosPos[thisServo].delaySpeed);
counter++;
}
void writeServo() {
int servoNum = sMove[0];
if(servoNum >=0 && servoNum <= maxServos) {
destServoPos[servoNum] = sMove[1];
servoMove[servoNum].enable();
servoMove[servoNum].setInterval(sMove[2]);
}
}
void setServoAttach() {
int servo = 1; // sAttach[0]
int mode = 2; // sAttach[1]
if(servo >= 0 && servo <= maxServos) {
if (mode == 1)
servos[servo].attach(servo+4);
else
servos[servo].detach();
}
}
void doServoFunc() {
int x = curServo;
if(destServoPos[x] == currentServoPos[x])
servoMove[x].disable();
if(destServoPos[x] > currentServoPos[x])
currentServoPos[x]++;
else
currentServoPos[x]--;
servosPos[x].curPos = constrain(currentServoPos[x], servosPos[x].maxPos, servosPos[x].minPos);
currentServoPos[x] = servosPos[x].curPos;
servos[x].write(currentServoPos[x]);
jointPos(x, currentServoPos[x]);
}
void Move(int servoNum, int servoPosition, int delayTime) { //舵機(jī)驅(qū)動(dòng)指令
sMove[0] = servoNum; //所驅(qū)動(dòng)舵機(jī)號(hào)
sMove[1] = servoPosition; //舵機(jī)的目標(biāo)位置
sMove[2] = delayTime; //每個(gè)舵機(jī)運(yùn)動(dòng)的延遲時(shí)長
writeServo();
}
void Attach(int servoNum, int servoMode) {
sAttach[0] = servoNum;
sAttach[1] = servoMode;
}
void navSwitchFunc() { //鍵盤檢測(cè)子程序
if (millis() > button_millis + buttonDelay) {
button_millis = millis();
if(digitalRead(A0) == LOW) { // 當(dāng)A0引腳低電平
thisServo--; //電機(jī)號(hào)自加1
thisServo = constrain(thisServo, 0, 5); //電機(jī)控制范圍
jointPos(thisServo, servosPos[thisServo].curPos);
delay(200); //延時(shí)200毫秒
}
if(digitalRead(A1)== LOW) { //當(dāng)A1引腳低電平
thisServo++; //電機(jī)號(hào)自加1
thisServo = constrain(thisServo, 0, 5); //電機(jī)控制范圍
jointPos(thisServo, servosPos[thisServo].curPos);
delay(200); //延時(shí)200毫秒
}
if(digitalRead(A2) == LOW) { //當(dāng)A2引腳低電平
byte t = thisServo;
servosPos[t].curPos--; //電機(jī)角度自減1
servosPos[t].curPos = constrain(servosPos[t].curPos, servosPos[t].maxPos, servosPos[t].minPos);
jointPos(t, servosPos[t].curPos);
}
if(digitalRead(A3) == LOW) { //當(dāng)A3引腳低電平
byte t = thisServo;
servosPos[t].curPos++; //電機(jī)角度自減1
servosPos[t].curPos = constrain(servosPos[t].curPos, servosPos[t].maxPos, servosPos[t].minPos);
jointPos(t, servosPos[t].curPos);
}
}
}
void keypadFunc() {
byte keypad = lcd.keypad();
lcd.command(0);
if (keypad !=0) {
if (millis() > key_millis + keyDelay) {
keypress(keypad);
key_millis = millis();
}
}
}
void keypress (byte keypad) { //讀取按鍵按下情況。
byte t;
lcd.setCursor(15, 1);
switch(keypad) {
case 1:
lcd.print("1");
t = base;
servosPos[t].curPos--;
break;
case 2:
lcd.print("2");
t = shoulder;
servosPos[t].curPos--;
break;
case 3:
lcd.print("3");
t = elbow;
servosPos[t].curPos--;
break;
case 5:
lcd.print("4");
t = base;
servosPos[t].curPos++;
break;
case 6:
lcd.print("5");
t = shoulder;
servosPos[t].curPos++;
break;
case 7:
lcd.print("6");
t = elbow;
servosPos[t].curPos++;
break;
case 9:
lcd.print("7");
t = wristflex;
servosPos[t].curPos--;
break;
case 10:
lcd.print("8");
t = wristrot;
servosPos[t].curPos--;
break;
case 11:
lcd.print("9");
t = gripper;
servosPos[t].curPos--;
break;
case 13:
lcd.print("*");
t = wristflex;
servosPos[t].curPos++;
break;
case 14:
lcd.print("0");
t = wristrot;
servosPos[t].curPos++;
break;
case 15:
lcd.print("#");
t = gripper;
servosPos[t].curPos++;
break;
}
servosPos[t].curPos = constrain(servosPos[t].curPos, servosPos[t].maxPos, servosPos[t].minPos);
jointPos(t, servosPos[t].curPos);
}
void jointPos(byte t, byte pos) { //定義兩個(gè)byte類型的變量，t,pose.
lcd.setCursor(6, 1);//電機(jī)所在位置名稱
switch(t) {
case base: // 1, 4
lcd.print("bse"); //LCD顯示bse
break;
case shoulder: // 2, 5
lcd.print("shl"); //LCD顯示shl
break;
case elbow: // 3, 6
lcd.print("elb"); //LCD顯示elb
break;
case wristflex: // 7, *
lcd.print("wfx"); //LCD顯示wfx
break;
case wristrot: // 8, 0
lcd.print("wrt"); //LCD顯示wrt
break;
case gripper: // 9, #
lcd.print("grp"); //LCD顯示grp
break;
}
lcd.setCursor(2, 3);// 設(shè)置顯示位置第4行，3列就是說前面空2格。
lcd.print(" you are welcome ");
lcd.setCursor(6, 2);//pose后面顯示的角度位置。
lcd.print(pos, DEC); //當(dāng)按鍵按下后顯示角度值。
servos[t].write(pos);
}
void setupDisplay() { //子程序定義，LCD顯示內(nèi)容，開機(jī)立即顯示。
lcd.clear(); //LCD清屏
lcd.blink_off(); //LCD光標(biāo)閃爍關(guān)
lcd.home(); //
lcd.setCursor(1, 1); //設(shè)置顯示位置第2行，2列就是說前面空1格。
lcd.print("key: "); //顯示內(nèi)容 “key”
lcd.setCursor(4, 0); //設(shè)置顯示位置第一行，5列就是說前面空4格。
lcd.print("alsrobotbase ");//顯示內(nèi)容”alsrobotbase”
lcd.setCursor(1, 2); // 設(shè)置顯示位置
lcd.print("Pos: "); //顯示內(nèi)容”Pos”
}
電控部分說明書
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V5.0傳感器擴(kuò)展板使用說明
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