智能机械臂开发教程
教学机器人机械手臂控制系统设计与开发答辩PPT课件
扩展机器人的功能，让该教学机器人真正实现智能化。 ⑵本文的控制核心采用的虽然是拥有功能强大的C8051单片机，但由 于时间和自己的经验、知识的限制，所编写的程序存在设计不很严密， 对控制过程中更全面的细节没有很好地进行设计，因而机械手的动作 控制上面存在不够精细。
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谢谢！ 请各位老师批评指正！
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80C51单片机的选择及功能
本作品机械手臂控制系统采用了STC15F2K61S2、C8051F020单 片机。
主控制部分的C8051F020单片机带有8路AD转换通道，处理速 度快，能准确地读取模拟机械手上六个线性电阻输出地模拟量， 并对数据进行处理，再经无线模块将数据传送给接收机，使机械 手做出相应动作。
正确的静止或保持位置
程序烧制及从控制部分单片机安装
⑴将机械手和电子控制模块安装完毕后，将控制程序编译完成烧 入单片机的芯片内，开始控制机械手动作的功能验证实验准备工 作。 ⑵运行《电机测试》程序，将得到的 电机运行.hex 文件烧入到芯 片中，确认所有连线正确后，观察机械手的运动情况。
⑶运行《夹取物体》程序，将得到的 hand.hex 文件烧入到芯片 中运行程序，可以看到机械手的动作是将物体从左边夹取到右 边。用户可根据实际情况调整电机的运动位置达到实际应用的 目的。 ⑷运行从控制中的各自的程序，并将后缀为.hex 文件烧入到从 控制部分的单片机芯片中，为下一步控制系统控制功能调试做 准备。
通讯模块选择：nRF905 nRF905芯片功能简介
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教学机械手臂控制系统的软件开发
该机械手控制系统中主要的编程包括对控制臂位置信息的 获取，无线发射接收模块的运作控制，舵机动作的控制这 几个方面。
开源高精度机械臂Dobot的Arduino教程（Kickstarter中）
开源高精度机械臂Dobot的Arduino教程（Kickstarter中）Over the last two weeks, we worked incredibly hard to solve Dobot arm's problem on 3D printing such as how to secure a printer head on Dobot arm's head and how to optimize its precision as good as the traditional 3D printer. But thanks for Dobot arm's great material and m echanical structure which can reduce the mechanical vibration between its parts and finally we made Dobot a 3D printer with a bowden extruder!Now Dobot is available on Kickstarter, go see what other tasks Dobot can do well:DDobot arm is good at 3D printing:Dobot arm is also a great laser cutterI will show you how we can let Dobot arm become a awesome 3D printer step by step.Let's start now!Step 1: What materials and tools you need to prepareMaterials:A basic Dobot robotic arm: more details on recipe : /recipe/319-a-high-preci...A printing controller based on ATmega2560 compatiable with Arduino Mega2560: It is a great printing controller that also can be used to control CNC and laser cutter and it's compatiable with Mega 2560 used Arduino IDE to develop and I will show you more details onA E3D V6 3D printing head: This is a J-head extrusion head with a rediatiing fan and you will find more details in the file.A E3D J-head MK8 bowden extruder: this extruder can use1.75mm and 3mm PLA and compatiable with E3D/ J-head/MK8 heating nozzle and more details in the file.A roll of 1.75mm PLA print material.Some dupont linesTools:A hammerA needle-nose pliersA Phillips screwdriverA M3 and a M4 Allen wrenchStep 2: Build a basic Dobot armAll the original Solidwork files have been posted on GrabCAD and you can download on GrabCAD . I have shown you how to build a basic robot arm on recipe: /recipe/319-a-high-preci... please go to have a look.Step 3: Assemble the E3D-V6 3D printing headFirst, you need to prepare a sprinkler nozzle and a 20*16*11.5 heating block and connect these two parts with screw thread. We need to rotate the sprinkler nozzle into the right hole of heating block and fix it with a M3*4 screw.Second, we need to insert the end of M7 screw thread of throat tube into the radiating pipe and then insert the end of M6screw thread into the heating block and be sure the throat tube closely contacted with sprinkler nozzle in order to heat perfectly.Then we need to insert the plug into the radiating tube.Insert the thermocouple into the heating block and be careful for the direction of thermocouple which can look for the picture and secure it with a M3*10 screw.Assemble the fan with the plastic base and secure them with 4 M3*6 screws. Assemble the plastic base with the radiating heating.Step 4: Assemble the E3D J-head MK8 bowden extruderInsert the gear into the axis of step motor and secure with two set screws.Assemble the L-shaped block with step motor and fix it with two M4*6 Phillips screws and fix a M3*5 secure with the L-shaped block.Assemble the bearing with the other L-shaped block and fixed them with a M4*5 screw.Assemble this block with motor with a M4*10 screw. Put the spring into the screw inserts and insert a M3*20 screw to secure the spring.Secure two plugs with the two L-shaped block.Here is a more details about how to build one.Step 5: Connect the circuit of remote extruder and Dobot armInsert the motor drive into the corresponding interfaces as shown in the picture above. After insertion, you will get something like in the picture below. Note the direction of the knob, do not insert reversely, otherwise it will burn after a power drive.We just connect the base motor to motor of X axis, big arm to motor of Y axis and small arm to motor of Z axis. The line of fan and heating and thermocouple is withe the original position.Step 6: Upload the Dobot firmware to Mega controllerDobot arm's firmware is based on Marlin firmware and you can download here: https:///MakerLabMe/Marlin We just add a code about how to deconstruct the position of nozzle to Dobot's robotic arm. After downloading, put the U8glib folder in ArduinoAddons -> Arduino_1.x.x -> libraries to your Arduino's libraries and choose the right Serial port and board to upload to Mega controler.Step 7: Put the 1.75mm PLA to 3D printer and start to print!Download a module online or build one yourself and get Gcode with slice software and start to print.Enjoy your Dobot arm 3D printer!!。
c++机械臂程序设计
c++机械臂程序设计设计一个C++机械臂程序需要理解一些基本概念，包括：1.坐标系：机械臂可以在一个三维坐标系中移动。
每个关节都可以看作是在一个坐标系中的移动。
2.关节：关节是机械臂的移动部分。
每个关节都可以在一个坐标系中移动。
3.移动函数：这个函数负责计算关节的移动。
以下是一个简单的C++机械臂程序示例：cpp复制代码#include<iostream>#include<vector>class Joint {public:Joint(double initial_position) : position(initial_position) {}double move(double delta) {position += delta;return position;}private:double position;};class RobotArm {public:RobotArm(std::vector<Joint> joints) : joints(joints) {}void move_arm(std::vector<double> deltas) {for (size_t i = 0; i < deltas.size(); ++i) {joints[i].move(deltas[i]);}}private:std::vector<Joint> joints;};int main() {std::vector<Joint> joints = {Joint(0), Joint(0), Joint(0)}; // 三个关节，初始位置都是0RobotArm arm(joints);std::vector<double> deltas = {1, 2, 3}; // 每个关节移动1, 2, 3单位arm.move_arm(deltas);return0;}这个程序创建了一个有三个关节的机械臂，每个关节都可以在一个坐标系中移动。
遥控机械手制作步骤1
选题为：机械手臂一、设计任务制作一个机械手臂二、设计要求1、基本要求：1)有3个自由度。
（共四个自由度：旋转，大臂升降，小臂升降，抓握）2)可以抓放小物体（能爪放乒乓球）3)机械架构结实，不易烂（结构合理，但稳固性仍能改善）4)机械运动符合机械原理和力学定理。
（能定在某种姿势，）2、发挥要求：1)用单片机控制（stc89c52rc 单片机IO口控制）2)实现无线控制（四路无线遥控控制）3)其他创新功能（自带轮子，能行走）成品照片：控制说明：由无线遥控器控制机械手运作，遥控器上有ABCD四个按钮，由于遥控按键较少，设置其中D为模式选择键，共分为四种模式：（1）机器行走模式（2）手的旋转模式（3）机械手主臂的升降（4）机械手小臂的升降（1）行走模式：按住A键机器向前按住B键机器左转按住C键机器右转按下D键蜂鸣器鸣响，进入模式二（2）手的旋转模式按住A键爪为抓紧状态；若再次按住爪便松开按住B键整个机械手顺时针旋转按住C键整个机械手逆时针旋转按下D键蜂鸣器鸣响，进入模式三（3）机械手主臂的升降模式：按住A键爪为抓紧状态；若再次按住爪便松开按住B键主臂下降按住C键主臂上升按下D键蜂鸣器鸣响，进入模式四（4）机械手小臂的升降模式：按住A键爪为抓紧状态；若再次按住爪便松开按住B键小臂上升按住C键小臂下降按下D键蜂鸣器鸣响，回到模式一设计说明：机械原理：利用直流电机加上减速齿轮控制机械手各关节机械手的四个自由度由下列关节组成：（1）旋转关节为一部小型手摇发电机的改装：齿轮模数为，减速比约1：168电机改用3V DC电机（2）主臂控制马达为3V直流电机共用减速齿轮11个减速比约为1:：200最后的带动齿轮需用两对，分布在空的两端，防止带动轴不平衡照成掉齿；(3)小臂控制马达也为3V DC电机共用减速齿轮13个减速比约为1：243最后也许用两对带动齿轮。
（4）机械手爪部分由四个减速微型电机组成【电压范围】2V--8V【参考速度】30-100转【其他特征】齿轮箱无输出轴，有一个输出孔，轴孔径约，深约3mm在电机旋转部分用热熔胶粘有长约5cm，轴径为2MM的铁轴电路设计：原理：主要运用单片机IO的判断控制采用单片机为：STC89C52RC控制系统的核心是STC89C52 单片机，是一种低电压、高性能CMOS 8 位单片机。
机械手编程指导新
D 此模式进行)。 N ③、[TEST] MODE：手动测试、步进模式。
0001
CON STEP
101CH
按“OBJ”键选择 SUBROUTINE 命令，输入两排产品点 胶程序 101，按“ENT”键进入第二步。如果是 300S 的 机器，命令是 CH CALL。如果是编写从右至左的 104 程 序就输入两排点胶程序 103。
ENCH. 102 [MOVE] D0002 X=0008.00 N STEP Y=0000.00 LI INC
步骤 4 L CH. 102 [REPEAT ]
0004 FROM 2 STEP
ENTIA STEP
8 TIMES
按“OBJ”键选择 REPEAT 命令，使程序从第二步到第 四步循环 8 次，单片支架点胶完成。按“ENT”键进入 第五步，按“MODE”键保存 102CH。在使用 REPEAT 命令时，要注意移动的方向要一致，移动的距离要一致， 调用的子程序要一样才能使用。在这里 101 是两排灯的 程序，第一步调用时就点完两排，第三步调用时就点完 四排，300 的机器在重复时把第三步的也包含在内，要 重复 8 次共 16 排。加上第一步的两排共 18 排。如果产 品有 20 排则重复 9 次就可以。300S 的机器在重复时则 不包含第三步的两排，只要重复 7 次就可以了。
3→——————————
4→REPEAT：设定指定的几个命令的重复使用及使用次数；
5→JUMP：跳跃到指定的步骤；
手把手教你做Arduino随动机械臂
机械臂的发展趋势
智能化
随着人工智能技术的发展， 机械臂将更加智能化，能 够自主完成更复杂的任务。
轻量化
为了提高机械臂的灵活性 和便携性，未来机械臂将 更加轻量化。
人机协作
人机协作是未来机械臂的 一个重要发展方向，能够 提高工作效率和安全性。
02 Arduino基础
Arduino简介
一种开源的单片机开 发板，广泛应用于嵌 入式系统和物联网领 域。
机械臂的组装流程
准备材料
准备好所需的材料，包括舵机、 电机、连杆、控制器等。
组装流程
按照设计好的机械臂结构，依次组 装各个部件，确保组装正确、稳定。
调试与测试
完成组装后，进行调试和测试，确 保机械臂能够正常工作。
04 机械臂软件编程
舵机控制编程
舵机控制编程是实现机械臂运动的关键，通过编写程序来控制舵机的旋转角度和速 度，从而实现机械臂的各个动作。
增强动力
通过更换电机或使用更强大的驱动器，可以增强机械臂的动力。这使得 机械臂能够更轻松地举起重物或完成更复杂的动作。
03
编程与定制
Arduino编程语言使得机械臂具有很高的可定制性。用户可以根据自己
的需求编写程序，使机械臂能够完成各种不同的任务。
机械臂的应用场景
工业制造
在工业制造领域，机械臂可以用于自动化生产线上的装配、 搬运和焊接等工作，提高生产效率和产品质量。
• 硬件升级：考虑升级电机、传感器等硬件设备，以提高机 械臂的整体性能。
优化方案与改进措施
增加传感器
在关键位置增加传感器，提高机械臂的感知能力，以便更好地适应 环境变化。
完善安全防护
增加安全防护措施，如限位开关和防撞传感器，确保机械臂在运行 过程中的安全性。
四自由度机械手c语言编程设计,stm32开发：一种四自由度机械臂的简单算法
四⾃由度机械⼿c语⾔编程设计,stm32开发：⼀种四⾃由度机械臂的简单算法最近在做⼀个四⾃由度的机械臂，要实现的功能是，通过输⼊XYZ三轴的坐标值，让机械臂⾃动导航到坐标位置。
原理⼀句话可以概括：输⼊三个坐标值，通过计算得到底部步进电机的旋转⾓度和剩余三个舵机的旋转⾓度。
底座是步进电机，往上依次是三个舵机，⽤的是180度的舵机，因此有⼀些限制，到底有什么限制⾃⼰想象。
每个舵机连接⼀个连杆，从下到上依次称为舵机5 ，4 ，3 ，由它们控制的杆称为L1,L2,L3。
从图⽚可以看出来，三个舵机是完全在⼀个竖直平⾯上的，这个平⾯与底座平⾯垂直，那么就以底座平⾯为基准，建⽴X ,Y轴， Z轴就垂直于底座向上。
现在可以思考⼀下如何导航到空间中的任何⼀个点？空间中任何⼀个点都可以⽤两个⾓度表⽰，⼀个叫**横偏⾓**，另外⼀个叫**俯仰⾓**，任何三维坐标都可以⽤这两个⾓表⽰。
想象⼀下，第⼀步，底座步进电机可以让三舵机机械臂平⾯旋转任意⾓度，这个⾓度就是上⾯说的横偏⾓，第⼆步，三舵机的三杆通过运动可以让机械臂头部到达它们所在平⾯的任何⼀个位置(⼒所能及的位置，不对 ，是臂所能及！)，这个⽬标位置与XOY平⾯的夹⾓就是上⾯说的俯仰⾓，那么就达到了⽬的，现在空间中整个球体的任何位置都可以通过 1 底座步进电机旋转 ⼀个横偏⾓度 2 三杆运动之后⼀个头部与XOY平⾯俯仰⾓。
道理就是这么个道理。
现在，已知条件是：⽬标点的X，Y，Z值，还有机械臂L1， L2， L3，的长度，通过上⾯的分析知道，第⼀步要做的就是让步进电机转过⼀个横偏⾓，计算这个横偏⾓很简单，这个⾓就是：⽬标点在XOY平⾯上的投影点与X轴的夹⾓对吧，现在这个变量名为target_st_AngleStep(我定义了⼀个结构体，⾥⾯包含最终计算出来的三舵机⾓度以及步进电机横偏⾓)那么target_st_AngleStep =atan(Y/X)180/3.141593;X， Y就是你输⼊的⽬标点的XY坐标因为math.h库⾥⾯的三⾓函数输出的是弧度值，所以要180/3.141593转换成⾓度第⼀步，我们已经转到了⽬标点所在的竖直平⾯。
智能机械臂开发教程
第 1 课 认识 Arduino...............................................................................................................62 第 2 课 单个舵机的控制.........................................................................................................66 第 3 课 多个舵机的控制.........................................................................................................68 第 4 课 机械臂手指触摸传感器的应用................................................................................ 70 第 5 课 机械臂震动传感器的应用........................................................................................ 73 第 6 课 机械臂光敏传感器的应用........................................................................................ 76 第 7 课 机械臂声音传感器的应用........................................................................................ 80 第 8 课 机械臂热敏传感器的应用........................................................................................ 84 第 9 课 机械臂红外传感器的应用........................................................................................ 87 第 10 课 机械臂三轴加速度传感器的应用.......................................................................... 91 第 11 课 Arduino 实现 OLED 液晶显示..................................................................................95 第 12 课 温湿度传感器的应用............................................................................................ 103 第 13 课 超声波传感器的应用............................................................................................ 109 第 14 课 APDS9960 传感器的应用——颜色...................................................................... 113 第 15 课 APDS9960 传感器的应用——手势...................................................................... 117
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---------------- 基础篇 ---------------
本篇作为智能机械臂的入门教程，主要学习机械臂的基 本结构和原理，以及基础的操作应用。通过基础篇的学习可 以学会机械臂的组装，机械臂的基本动作调试以及舵机调试 上位机软件的使用等。
--------------------------------------------------
学习思路： 1、思考组成机械臂的关键结构有哪些。 2、思考 6 个舵机在机械臂运动中的角色。
所用器材： 1、机械臂全套支架。 2、总线单轴舵机。
实践操作：
【大底板-1 个】
【大底板支撑脚垫-5 个】
【金属大轴承-1 个】
【大圆盘-1 个】
【小圆盘-2 个】
【圆环-2 个】
2
【长 U 支架-3 个】
高级篇
第 1 课 认识 Arduino...............................................................................................................62 第 2 课 单个舵机的控制.........................................................................................................66 第 3 课 多个舵机的控制.........................................................................................................68 第 4 课 机械臂手指触摸传感器的应用................................................................................ 70 第 5 课 机械臂震动传感器的应用........................................................................................ 73 第 6 课 机械臂光敏传感器的应用........................................................................................ 76 第 7 课 机械臂声音传感器的应用........................................................................................ 80 第 8 课 机械臂热敏传感器的应用........................................................................................ 84 第 9 课 机械臂红外传感器的应用........................................................................................ 87 第 10 课 机械臂三轴加速度传感器的应用.......................................................................... 91 第 11 课 Arduino 实现 OLED 液晶显示..................................................................................95 第 12 课 温湿度传感器的应用............................................................................................ 103 第 13 课 超声波传感器的应用............................................................................................ 109 第 14 课 APDS9960 传感器的应用——颜色...................................................................... 113 第 15 课 APDS9960 传感器的应用——手势...................................................................... 117
【舵机支架-4 个】
【L 型支架-1 个】
【舵机-6 个】
【舵盘-5 个】
【机械爪-1 个】
【杯式轴承-3 个】 1、机械臂整体预览
本课小结： 这节课，我们熟悉了组装智能机械臂的基本结构件。了解每个结构件的数量和其在整体
机械臂中担当的角色。
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第 2 课 舵机的结构和原理
机械臂运动的核心关节为舵机。舵机也叫伺服电机，是由电机、控制板、电位器、齿轮 组等组合而成，可以根据脉冲信号进行位置控制。本节课，我们将学习舵机的内部构造和基 本的工作原理。
项目篇
项目 1 机械臂定距夹取实验................................................................................................122 项目 2 机械臂定位夹取实验................................................................................................133 项目 3 机械臂手势夹取实验................................................................................................138 项目 4 机械臂颜色识别夹取实验....................................................................................... 142
1
第 1 课 机械臂结构
机械臂一直是科技领域热门的话题，在很多工业领域都会有机械臂的应用。我们这款智 能机械臂由 6 自由度舵机和支架组合而成。可以完成左右旋转、前后弯曲、夹取等动作。在 这一课中，我们主要了解这款机械臂的基本支架结构。
学习目标： 1、了解组成机械臂的基本支架结构。 2、了解每个支架的特点和作用。
学习目标： 1、了解舵机的内部结构。 2、了解舵机的工作原理。
学习思路： 1、首先了解舵机的基本组成结构。 2、分析舵机的控制原理。 3、掌握舵机的控制方法。
所需器材： 无
实践操作： 1、舵机的基本组成
舵机（英文叫 Servo）：它由直流电机、减速齿轮组、电位器和控制电路组成的一套自 动控制系统。通过发送信号，指定输出轴旋转角度。舵机一般而言都有最大旋转角度（比如 180 度。）与普通直流电机的区别主要在，直流电机是一圈圈转动的，舵机只能在一定角度 内转动，不能一圈圈转（总线舵机可以在舵机模式和电机模式中切换，没有这个问题）。普 通直流电机无法反馈转动的角度信息，而舵机可以。用途也不同，普通直流电机一般是整圈 转动做动力用，舵机是控制某物体转动一定角度用（比如机器人的关节）。下图是一个舵机 的分解图，其组成部分主要有齿轮组、电机、电位器、电机控制板、壳体这几大部分。电机 控制板主要是用来驱动电机和接受电位器反馈回来的信息。电机嘛，动力的来源了，这个不 用太多解释。电位器这里的作用主要是通过其旋转后产生的电阻的变化，把信号发送回电机 控制板，使其判断输出轴角度是否输出正确。齿轮组的作用主要是力量的放大，使小功率电 机产生大扭矩。
智能机械臂开发教程
杭州众灵科 课 认识机械臂结构...........................................................................................................2 第 2 课 舵机的结构和原理.......................................................................................................4 第 3 课 总线舵机的介绍...........................................................................................................7 第 4 课 总线舵机的调试...........................................................................................................8 第 5 课 总线舵机控制器.........................................................................................................15 第 6 课 Arduino 拓展板...........................................................................................................18 第 7 课 动作调试上位机软件.................................................................................................21 第 8 课 机械臂的组装.............................................................................................................30 第 9 课 控制系统的安装.........................................................................................................42 第 10 课 蓝牙驱动软件的安装和使用.................................................................................. 45 第 11 课 机械臂动作组及手柄控制指令的配置.................................................................. 46 第 12 课 机械臂的操作...........................................................................................................49 第 13 课 常用指令详解...........................................................................................................53 第 14 课 机械臂手动回读编程...............................................................................................56 第 15 课 机械臂手动按钮编程...............................................................................................59