手把手教你做Arduino随动机械臂课件.ppt

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资源描述

1、项目介绍项目介绍l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l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;l 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 Leonardo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

2、实验视频链接子项目子项目1:什么是:什么是Arduino Leonardo?图三,我所用的Arduino Leonardo名 称:Arduino Leonardo概 述:ATmega32u4编 号:A000057厂 商:AtmelArduino 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。子项目子项目1:什么是:什么是Arduino Leonardo?l概要概要1.处理器 ATmega32u42.工作电压 5V3.

3、输入电压(推荐)7-12V4.输入电压(范围)6-20V5.数字IO脚 20(其中7路作为PWM输出)6.模拟输入脚 127.IO脚直流电流 40 mA8.3.3V脚直流电流 50 mA9.Flash Memory 32 KB(ATmega32u4,其中4 KB 用于 bootloader,即引入程序)1.SRAM 2.5 KB(ATmega32u4)2.EEPROM 1 KB(ATmega32u4)3.工作时钟 16 MHz 电源电源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。存储器存储器ATmega32u4包括了片上3

4、2KB Flash,其中4KB用于Bootloader。同时还有2.5KB SRAM和1KB EEPROM。USB接口外接电源接口子项目子项目1:什么是:什么是Arduino Leonardo?l输入输出输入输出l20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(

5、3、5、6、9、10、11、13):提供7路8位PWM输出。SPI(10(SS),11(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。l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lAREF:模拟输入信号的参考电压。lReset:信号为低时复位单片机芯片。l通信接口通信接口l串口:ATmega32U4内置的UART可以通过数字口0(RX)和

6、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。lTWI(兼容I2C)接口lSPI 接口l物理特征物理特征lArduino UNO的最大尺寸为2.7 x 2.1 inches。l开发环境开发环境lArduino 1.0.1 开发语言为C语言图四,开发环境子项目子项目2:制作随动机械臂:制作随动机械臂l原理图:V V V V V V V V VUSB(连至电脑)Analog Input(PWM)Analog InputArduino LeonardoVV+=5VV+=5V舵机(servo)有三条接线,分别为信号线(signal),电源线(V+)和地线sig

7、nal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子项目2:制作随动机械臂:制作随动机械臂l实际连接图(以一号舵机为例):舵机电位器子项目子项目2:制作随动机械臂:制作随动机械臂l程序源代码(一个舵机)#include /开发环境Arduino 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=a

8、nalogRead(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(val);/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 子项目子项目2:制作随动机械臂:制作随动机械臂l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 p

9、otpin4=3;int val1;int val2;int val3;int val4;void setup()myservo1.attach(9);myservo2.attach(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(val2,0,1023,0,17

10、9);val3=map(val3,0,1023,0,179);val4=map(val4,0,1023,0,179);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子项目2:制作随动机械臂:制作随动机械臂l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);

11、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)子项目子项目2:制作随动机械臂:制作随动机械臂l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。l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。子项目子项目2:制作随动机械臂:制作随动机械臂l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

12、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,强烈建议Arduino将来出带公头的板子!改造接线花了我不少时间)图7,程序的校检图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子项目子项目2:制作随动机械臂: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!正式开始搭建!子项目子项目2:制作随动机械臂: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!正式开始搭建!子项目子项目2:制作随动机械臂:

13、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。子项目子项目2:制作随动机械臂:制作随动机械臂发挥你的想象力!图11,可以给机械臂装上不同零件,让它更像一只手臂子项目子项目2:制作随动机械臂: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号舵机子项目子项目2:制作随动机械臂: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。一号舵机信号输入端接A9;二号接A10;三号接A11,四号接A13。千万不要接错!子项目子项目2:制作随动机械臂:制作随动机械臂5.制作操纵杆图13,将电位器依次按照舵机的位置用强力胶粘住(最快的方法但不是最好的)注意:一定要搞清顺序,否则舵机的转动方向可能与电位器相反子项目子项目2:制作随动机械臂:制作随动机械臂图14,连接完成!子项目子项目2:制作随动机械臂:制作随动机械臂想了解更多?QQ号:844233041视频稍后发!欢迎交流!

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