基于STM32的机械臂运动控制分析设计
基于STM32的机械手臂控制系统设计
图２ ． １机械臂控制 系统结构
该系 统是通 过 计算 机 的事先 的编程 之后 ，通 过 数据 传输 下载 到 ｓ ｔ ｍ３ ２ 当中通 过控ｆ ｌ ｉ Ｊ ￣ ｓ ｔ ｍ３ ２ 的定 时器 产生 多路 的Ｐ ＷＭ波 。舵机 就会 依 据 给定 的Ｐ ＷＭ波 完成相 应 的运 动轨迹 或按照 预定 的计划完 成任务 。 ２ ． ３ 机械臂 的臂部 设计 因为机 械臂 主 要是 由臂 部组 成 ，所 以在进 行 臂部 设计 时应 当 着 重 注 意 以下 几 点 ： （ １ ）手臂 在机 械 臂 中起 着 重要 的作 用 ：它 不光 可 以 让物 体 进行 移 动而 且 还 能进 行 一些 操 作 。 （ ２ ）因 为机 械 臂 的 臂 部在 运动 中有 很大 负担 ，为 了减小 手臂 的 负担 ，需要 将手 臂 的截 面 形状 做 的更加 合理 。在 进 行 了各种截 面 对弯 曲度 的承 受力 的实验 后 发现 ，在 相 同力 的情况 下 ，工字 型 的截 面 能承受 的力 最大 ，因此 我 选择 使 用工 字 型截 面 做手 臂 的 截面 。 （ ３ ）因为 机械 臂 在 直 线运 动 中可 能会 发生 突然 的方 向转 换 ， 因此 ，为 了防止 机械 臂 的硬 件损 耗过 大 ，需要 采 用一 些装置 来 保护 机械 臂 。 同时要 采用 一定 形 式 的 缓冲 措 施 。 （ ４ ）为 了减 少 臂 部在 运 动时 会产 生 较 大 的转 动惯 量 ， 需要 将臂 部 的重量 减少 ，以免 在运 动 中产生 较 大 的误差 ，从 而影 响 机 械 臂 的整 体 运作 ，加 快机械 臂 的运行 速度 。 经过对预期任务 的特点和类型分析，该设计 需要机械臂具有较高 的 灵 活性和流畅性 ，因此在 多次 的比较和分析后 ，决定使用 多关节型机械 臂 。它不仅可 以灵活的完成预定任务 ，而且可以有更大 的运动空间 。 ２ ． ４ 机械臂 自由度选择 通 常将机械 臂是 由几个 传动结 构组成 的就称为几 自由度 。例如人 类 的 自由度高 达２ ７ 个 ，而 手臂 部分 的 自由度 一般 为６ 自由度 。所 以仿 照 人类 的特性 ，机械 臂 的 自由度 应 当选为６ 自由度 ，这 样 既符合 了身 体力 学并且动 力传输 效率也很 高 。为 了更加流 畅的完成抓 取物体 ，并 将物体 移动到 指定 的位置 ， 需要 采用６ 自由度 。而 ６ 自由度 的机械 臂的 控制较为 繁琐，所 以工 业和生活 中机械 臂的 自由度 多少 于６ 个。 ２ ． ５ 机 械臂 控 制器类 型 控制 器 的主 要任 务就 是按 照预 先 设计 的程 序进 行相 应 的任 务 ， 它是 机械 臂 中十 分重 要 的组件 。机 械臂 的控制 器就 相 当于 电脑 中 的 处理 器 ，只有 处 理器越 好 ， 电脑 的运行 速度 和 处理 速度 才会 越 快 。 对 于 机械 臂来 说 也一样 ，只有 控制 器越 好 ，才 能更 加精 准快 速 的进 行控 制 。从控 制器 的数 量 和机 械臂 的控 制 方式 可分 为 以下几 种 ：单
基于某STM32的机械臂运动控制分析报告设计
其中：
得到各连杆之间的变换矩阵
（2）
（3）
（4）
式中：s1,s2,s3,s4;c1,c2,cs3,c4分别表示sinθ1,sinθ2,sinθ3,sinθ4; cosθ1, cosθ2, cosθ3, cosθ4以下同。由矩阵(1）可知：连杆变换 依赖于 四个参数和 ，其中只有一个参数是变化的，对于本文所研究的机器人，显然只有 为变量，其余三个参数为常量。
图3.1 STM32
3.3
该设计的主控制模块的硬件系统包括电源电路、复位电路、系统时钟电路以及JTAG调试电路四大组成部分。
3.3.1
在硬件电路的设计中，电源模块的设计是非常重要的，如果不能妥善处理，不但会使电路不能正常工作，严重的还可能烧毁电路。因此，在设计电源时务必要注意如下几点：
（1）交流输入和直流输出尽可能保持更大的距离；
关键词：四自由度机械臂，STM32，运动模型，脉冲宽度调制
第1章
1.1
机器人运动学描述了机器人关节与组成机器人的各刚体之间的运动关系。机器人在工作时，要通过空间中一系列的点组成的三维空间点域，这一系列空间点构成了机器人的工作范围，此工作范围可通过运动学正解求得。此外，根据机器人末端执行器的位置和姿态要求，通过运动学逆解求得各个关节转角，可以实现对机器人进行运动分析、离线编程、轨迹规划等工作。
机器人控制的目的就在于它能快速确定位置，这使得机器人的运动学正逆解问题变得更为重要。只有计算与运动学正逆解问题相关的变换关系在尽可能短时间内完成，才能达到快速准确的目的。在运动学方程正解过程中，只体现在矩阵相乘关系上，相对简单。
1.2
本文所研究的机器人由四个旋转关节和四个连杆组成，故为四自由度机器人，如图1.1所示。
基于STM的机械臂运动控制分析设计
机器人测控技术大作业课程设计课程设计名称：基于STM32的机械臂运动控制分析设计专业班级：自动1302学生姓名：张鹏涛学号：指导教师：曹毅课程设计时间：2016-4-28～2016-5-16指导教师意见：成绩:签名：年月日目录摘要 (II)第一章运动模型建立................................................................................................ I II1.1引言 ............................................................................................................... I II1.2机器人运动学模型的建立 ............................................................................. I II (IV)第二章机械臂控制系统的总体方案设计 (V)2.1机械臂的机械结构设计 (V)V错误！未定义书签。
2.2机械臂关节控制的总体方案 (VI)2.2.1机械臂控制器类型的确定 (VI)2.2.2机械臂控制系统结构 (VII)2.2.3关节控制系统的控制策略 (VII)第三章机械臂控制系统硬件设计 (VII)3.1机械臂控制系统概述 (VII)3.2微处理器选型 .............................................................................................. V III3.3主控制模块设计 .......................................................................................... V III错误！未定义书签。
基于STM32的三自由度机械手臂
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基 本 结 构
STM32控制TFTLCD显示摄像 头拍摄到的图片对拍摄到的图 片进行目标提取并定位中心 用STM32的定时器三产生 PWM波对机械手臂的转角进 site here
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第一部分 用STM32控制TFTLCD显示摄像头拍摄到的图 片 STM32
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TFT-LCD即薄膜晶体管液晶显示器
1，2.4 ’/2.8/3.5 ’3种大小的屏幕可选。 2，320 ×240 的分辨率 3，16 位真彩显示。 4，自带触摸屏，可以用来作为控制输
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OV7670
该图像传感 器体积小、工作电压低，提供单片 器体积小、工作电压低，提供单片 VGA 摄像头和 影处理器的所有功能。通过 SCCB 总线控 ，可以 输出整帧、子采样、取窗口等方式的各种分辨率 8 位影像数据 由于OV7670的像素时钟频率很高，故不是用 单片机直接抓取的，而是用FIFO暂存数据，方便 LCD缓慢的读取
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实际拍摄并二值化效果
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第二部分 用STM32产生PWM波对机械手臂转角控制
机械手臂旋转原理
T=20ms, t=0.5ms T=20ms ,t=0.5ms-2.5ms 即脉冲占空比为2.5%-12.5%对应旋转角度
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对拍摄到的图片进行目标提取并定位中心
先将彩色图像变为二值图像，便于处理定位
再将图像缩小成原来的四分之一，建立一 个矩阵将这些数据储存，相当于储存了一 个二维图像矩阵
基于STM32的四自由度机械手臂设计
由于OV7670的像素时钟频率很高，故不是用单片机直接抓取的，而是 用FIFO暂存数据，以节省CPU资源。
2. 硬件搭建
关于机械手及舵机
舵机采用较为廉价的MG995，机 械结构由购买的散件组装而成。 最初采用6自由度结构，但在后 期调试过程中改为4自由度，将一个 舵机改用力矩更大、精度更高的数 字舵机。
S3
Value = servo_6[0][0]*s1/sum+servo_6[0][1]*s2/sum +servo_6[1][0]*s3/sum+servo_6[1][1]*s4/sum C(y)(x) = C(1,1) 映射关系如下 [0][0] = [y-1][x-1] [1][0] = [y][x-1] [0][1] = [y-1][x] [1][1] = [y][x]
关于16个标准区域的各舵机参数测量
void Change_Angle(u8 num_Sm,u16 value);
void Add_Angle(u8 num_Sm);
void Dec_Angle(u8 num_Sm); void Read_Angle(u8 num_Sm);
通过上位机想单片机发送以上四个函数， 人工引导机械手抓取各区域正中间的物体， 然后读取各舵机参数并建立数组
当四邻域中心确定时，四邻域在“表中的位置”就 可确定
3. 算法简介
（a,b）
S1
S2
四邻域中心点的确定方法
借鉴十进制中“四舍五入”的思想，根据目标中心坐标P(m,n) C（x,y） 通过“12舍13入”的方法计算C(x,y)
y = (m+12)/25;
a = m-12; l1 = x*25-1-b+1 l3 = y*25-1-a+1 S1
基于stm32的四自由度机械臂搬运项目实训
基于stm32的四自由度机械臂搬运项目实训基于STM32的四自由度机械臂搬运项目实训随着工业自动化的快速发展，机械臂在生产领域的应用越来越广泛。
而基于STM32的四自由度机械臂搬运项目实训，给了我们一个机会去深入了解机械臂的工作原理及其在生产中的应用。
首先，了解机械臂的构成。
四自由度机械臂由底座、肩部、肘部和手部组成，在一个三维空间内完成物体的抓取、搬运与放置等任务。
通过使用STM32单片机作为控制器，可以实现对机械臂的运动和位置控制。
在实训过程中，我们需要首先编写STM32的程序代码，实现与机械臂的通讯和控制。
通过串口通讯，我们可以将PC端的指令发送给机械臂，控制其运动。
同时，机械臂也会将当前的位置和传感器数据通过串口返回给PC端，以实时监测机械臂的状态。
接下来，进行机械臂的硬件搭建。
我们需要将各部分组件如舵机、传感器等连接到STM32开发板上，并根据机械臂的结构进行正确的布线和接线。
通过正确连接和配置，我们可以实现对机械臂各个关节的控制和监测。
在程序和硬件准备完成后，我们就可以开始实际操作机械臂了。
首先，我们需要对机械臂进行校准，确保各个关节的初始位置准确。
然后，通过PC端发送指令，让机械臂完成特定的动作，比如抓取一个物体并将其移动至预定位置。
通过对机械臂的运动轨迹和动作的控制，我们可以实现准确、快速地完成各种搬运任务。
在实训过程中，我们需要不断调试和优化机械臂的运动控制算法，以提高机械臂的精度和稳定性。
同时，我们也需要学习如何通过编程对机械臂进行路径规划，并实现与其他设备的联动控制。
通过这个实训项目，我们可以全面了解机械臂的工作原理和应用场景，培养对工业自动化技术的实际操作能力和创新能力。
同时，也可以认识到机械臂在生产领域带来的巨大潜力与价值，为未来的职业发展打下坚实的基础。
总的来说，基于STM32的四自由度机械臂搬运项目实训是一项极富挑战和指导意义的实践任务。
通过实际操作和深入学习，我们可以全面了解机械臂的工作原理、控制方法和应用场景，培养相关技能并为未来的职业发展打下坚实基础。
基于STM32的无线同步机械臂的设计
Ｖｏ１ ． ２８． Ｎｏ． ４ Ｊｕ １ ． 。 ２０１ ５
基于 Ｓ Ｔ Ｍ３ ２的无线 同步机械臂 的设计
杜 金 浩 ，张 兴 瑞 ，赵 亚 凤
（ 东 北林 业 大学 机 电工 程 学 院 ，黑 龙 江 哈 尔 滨 １ ５ ０ ０ ４ ０ ）
摘
要 ：针 对 社 会 对 残 疾 人 问 题 和 高 危 领 域 作 业 工 人 的 关 注 ， 设 计 出一 款 可 移 动 型 四 自 由 度 无 线 同 步 机 械 手 臂 该 装 置 以 Ｓ Ｔ Ｍ３ ２为 控 制 器 ，将 人 类 灵 巧 的 手 臂 行 为 检 测 量 化 为 一 组 可 以 处 理 的 数 据 并 通 过 无 线 发 送 到 执 行 端 ，模 仿 人 类 手 臂 动 作 。使 人 们 不 需 要 移 ห้องสมุดไป่ตู้ 就 可 以 根 据 自 己 当 时 的 想 法 进
Ｋｅ ｙ ｗｏｒ ｄｓ ：ｓ ｙ ｎｃ ｈｒ ｏ ｉｚ ｎ ａ ｉｏ ｔ ｎ； ｓ ｉ ｍｕ ｌ ａ ｔ ｅ； ｆ ｏ ｕ ｒ —Ｄｏ Ｆ ｍｅ ｃ ｈａ ｎ ｉ ｃ ａ ｌ ａ ｒ ｌ ｎ； Ｓ ＴＭ ３ ２
行远 程 操作 和取 物 。 由于 此机械 手 臂 的 同步性 ，可移 动性 ，使 得 残 疾人 在取 物 时 更加 灵 活 方便 ， 高危 作 业时操 作更 加精 准安 全 ，比起 普 通机械 手臂 ，用处 更加 广泛 。 关键 词 ：同步 ：仿 生 ：四 自由度机 械 手臂 ；Ｓ Ｔ Ｍ３ ２
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ： Ｃｏｎ ｃ ｅ ｎ ｒ ｆ ｏ ｒ ｓ ｏ ｃ ｉ ｌ ａ ｉ ｓ ｓ ｕｅ ｓ ｏｒ ｆ ｄ ｉ ｓ ａ ｂ ｌ ｅ ｄ ｐｅ ｏｐ ｌ ｅ ａ ｎ ｄ ａ ｔ —ｒ ｉ ｓ ｋ ａ ｒ ｅ ａ ｓ ｏ ｆ ｅ ｘ ｐ ｏ ｓ ｅ ｄ ｗｏ ｒ ｋｅ ｓ。ｄ ｒ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎｅ ｄ ａ ｆ ｏ ｕｒ — ＤＯ Ｆ，ｍｏ ｖａ ｂ ｌ ｅ ａ ｎｄ ｓ ｙ ｎｃ ｈ ｒ ｏ—
基于STM32的协作机器人机械臂控制系统设计
Science and Technology &Innovation ┃科技与创新·27·2017年第10期文章编号：2095－6835（2017）10－0027－02基于STM32的协作机器人机械臂控制系统设计李以聪，戴福全，肖明伟，陈剑枰，陈志伟，吴国安（福建工程学院，福建福州350100）摘要：目前，针对协作机器人的柔顺控制、零力控制问题，提出了一种基于以ST 公司的STM32为微控制器的协作机器人机械臂控制系统。
该系统采用数字PID 闭环算法改善机械臂的柔顺运动，增强其稳定、可靠性能，并加上力矩传感器或电流检测电路感知外界的力矩变换情况，补偿机械臂的自重，实现零力控制，为机器人的快速示教奠定基础。
实验结果表明，将STM32系列微控制器作为主控制器具有可行性，可以应用于协作机器人的机械臂控制系统中，且具有广阔的应用前景，并最终将其运用于实际工业生产加工中。
关键词：机械臂；协作机器人；PID ；STM32中图分类号：TP242文献标识码：ADOI ：10.15913/ki.kjycx.2017.10.027一直以来，控制器都是机器人控制系统的核心，但是，国外相关产业公司对我国实行严厉的保密措施。
随着微处理器行业的快速发展，市面上陆续出现了高性能、高性价比的32位微处理器，它们的性能能够满足机械臂对控制器的运算需求。
针对目前协作机器人控制系统资源匮乏，价格昂贵且工作不稳定等问题，提出了一种改进设计，以满足中小企业对机械臂的控制需求。
在设计该控制系统时，首先提出了电机的硬件驱动电路设计方案。
主控芯片采用一种抗干扰能力比较强、运算速度快、价格合理的STM32微控制器，相比现在广泛使用的电机控制的DSP ，STM32成本比较低，自带能产生电机控制所必须的PWM 输出的TIM ，且外围电路较为简单，适用于机械臂的电机控制。
接着分析机械臂电机伺服控制所需要的PID 位置环算法，最后通过实物样机试验机械臂的运动柔顺度，通过Matlab 进行电机旋转位置的数据拟合，得出响应曲线，并最终证实了该设计方案的可行性。
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机器人测控技术大作业课程设计课程设计名称：基于STM32的机械臂运动控制分析设计专业班级：自动1302学生姓名：张鹏涛学号：201323020219指导教师：曹毅课程设计时间：2016-4-28～2016-5-16指导教师意见：成绩:签名：年月日目录摘要.............................................................................................................................. I V第一章运动模型建立 (V)1.1引言 (V)1.2机器人运动学模型的建立 (V)1.2.1运动学正解 (VII)第二章机械臂控制系统的总体方案设计 (VIII)2.1机械臂的机械结构设计 (VIII)2.1.1臂部结构设计原则 (VIII)2.1.2机械臂自由度的确定..................................................................... I X2.2机械臂关节控制的总体方案...................................................................... I X2.2.1机械臂控制器类型的确定............................................................. I X2.2.2机械臂控制系统结构 (X)2.2.3关节控制系统的控制策略 (X)第三章机械臂控制系统硬件设计............................................................................ X I3.1机械臂控制系统概述.................................................................................. X I3.2微处理器选型 (XII)3.3主控制模块设计 (XII)3.3.1电源电路 (XII)3.3.2复位电路 (XIII)3.3.3时钟电路 (XIII)3.3.4 JTAG调试电路 ........................................................................... X IV3.4驱动模块设计 (XV)3.5电源模块设计........................................................................................... X VI 第四章机械臂控制系统软件设计 (XVII)4.1初始化模块设计 (XVII)4.1.1系统时钟控制 (XVII)4.1.2 SysTick定时器 (XVIII)4.1.3 TIM定时器 ................................................................................. X IX4.1.4通用输入输出接口GPIO (XX)4.1.5超声波传感器模块 (XX)总结 (XXII)参考文献 (XXIII)附录A (XXIV)附录B (XXV)设计要求：设计一个两连杆机械臂，具体参数自行设计，建立其运动学模型，然后在此基础上完成该机械臂两点间的路径规划，并给出仿真结果。
设计完成上述目标的控制系统，控制器可以自行选择（单片机，ARM，DSP，PLC等），其他硬件部分根据系统所需要完成的功能自行选择，基本要求要体现系统的输入，输出信号和人机交互界面，画出整个系统的硬件结构（电路模块，驱动模块，控制模块等）和软件部分。
摘要由于机械臂在各行各业中得到了愈来愈广泛的应用，机械臂控制的多样化、复杂化的需要也随之日趋增多。
作为当今科技领域研究的一个热点，提高机械臂的控制精度、稳定性、操作灵活性对于提高其应用水平有着十分重要的意义。
经过仔细的分析和研究之后，我选择的是STM32单片机进行控制，而自由臂选择工业中常见的四自由臂进行设计和建模分析，运动的控制选用舵机进行控制。
首先根据机械臂系统的控制要求，整体上设计出单CPU 的系统控制方案，即通过控制主控制器输出的PWM 波的占空比实现对舵机转动的控制，进而实现各个关节的位置控制。
在硬件方面，主要论述了如何以ARM 微处理器STM32F103ZET6、MG995舵机为主要器件，通过搭建硬件平台和设计软件控制程序构建关节运动控制系统。
然后按照结构化设计的思想，依次对以上各部分的原理和设计方法进行了分析和探讨，给出了实际的原理图和电路图。
在软件设计方面，按照模块化的设计思想将控制程序分为初始化模块和运行模块，并分别对各个模块的程序进行设计。
关键词：四自由度机械臂，STM32，运动模型，脉冲宽度调制第一章运动模型建立1.1引言机器人运动学描述了机器人关节与组成机器人的各刚体之间的运动关系。
机器人在工作时，要通过空间中一系列的点组成的三维空间点域，这一系列空间点构成了机器人的工作范围，此工作范围可通过运动学正解求得。
此外，根据机器人末端执行器的位置和姿态要求，通过运动学逆解求得各个关节转角，可以实现对机器人进行运动分析、离线编程、轨迹规划等工作。
机器人控制的目的就在于它能快速确定位置，这使得机器人的运动学正逆解问题变得更为重要。
只有计算与运动学正逆解问题相关的变换关系在尽可能短时间内完成，才能达到快速准确的目的。
在运动学方程正解过程中，只体现在矩阵相乘关系上，相对简单。
1.2机器人运动学模型的建立本文所研究的机器人由四个旋转关节和四个连杆组成，故为四自由度机器人，如图1.1所示。
图1.1用齐次坐标来描述机器人各连杆相对于参考坐标系的空间几何关系；用4×4的齐次变换矩阵来描述相邻两杆的空间几何关系；从而推导出机器人手爪坐标系相对于参考坐标系的空间位姿关系，利用该法得到的D-H参数如表1所示。
图1.2机器人连杆坐标系表1 机器人连杆的D-H参数连杆变换表示连杆坐标系{i}相对于{i-1}的变换，根据连杆变换的通式:（1）其中：得到各连杆之间的变换矩阵（2）（3）（4）式中：s1,s2,s3,s4;c1,c2,cs3,c4分别表示sinθ1,sinθ2,sinθ3,sinθ4; cosθ1, cosθ2, cosθ3, cosθ4以下同。
由矩阵(1）可知：连杆变换依赖于四个参数和，其中只有一个参数是变化的，对于本文所研究的机器人，显然只有为变量，其余三个参数为常量。
1.2.1运动学正解机器人运动学正解指：在已知机器人各关节变量θi(i=1,…,n)的基础上，求解出机器人末端执行器的位置矢量p和姿态矢量n,o,a的过程。
将连杆变换矩阵(2)~(4)相乘，便得到了该机器人手爪的运动学方程(5) 其中，机器人手爪姿态方程为机器人手爪的位置方程为为检验所得结果的正确性，取θ1=90°,θ2=0°,θ3=-90°,θ4=0°计算的值。
结果为:与图1所示机器人手爪的位姿完全一致，表明所得结果正确。
这样只要知道关节变量θ1,θ2,θ3和,θ4的值，就可以完全确定机器人手爪的位置和姿态。
第二章机械臂控制系统的总体方案设计2.1机械臂的机械结构设计2.1.1臂部结构设计原则作为机械臂的一个重要组成部分，手臂不仅起到支撑被抓物体、手爪和其他关节的作用，而且还可以驱动手爪抓取物体，并根据事先预定的位置将物体搬运到指定地点。
机械臂的结构形式必须基于其运动形式、动作自由度、抓取质量、受力情况和其他的因素来确定，整个系统的总质量比较大，受力也比较复杂，其运动部件的质量直接影响到机械臂的刚度和强度。
所以，进行手臂的设计时，一般应注意下述要求：（1）刚度要大。
为了避免机械臂在运动过程中发生较大的形变，要合理选择手臂的截面形状。
（2）导向性要好。
为了避免机械臂在运动过程中发生不必要的相对运动，臂杆最好设计成方形或是花键等形式。
（3）偏重力矩要小。
要尽可能减小机械臂运动部分的质量。
该设计根据机械臂的功能及搬运工作的任务的特点以及类型，为了使其在一定程度上具有操作的灵活性和运行性能的良好，经过多次的比较、讨论后，该设计选用多关节型的机械臂，它不仅具有动作的角度大的优点，还可以使机械臂在更大的空间内的运动。
2.1.2机械臂自由度的确定机械臂的自由度是一个非常重要的参数，取决于机械臂的类型及其结构，并且在很大程度上直接决定到机械臂能否完成预定的任务。
一般来说是根据机械臂的用途来设计机械臂的自由度。
自由度越多的机械臂，具有更大的运动的灵活性，通用性也越强，但结构较复杂，难以实现。
所设计的搬运机械臂采用四个自由度就可以完成设定的搬运任务。
其中机械臂的手臂的旋转关节包括腰关节、肩关节、肘关节和腕关节四个关节以及末端手爪的开合。
2.2机械臂关节控制的总体方案2.2.1机械臂控制器类型的确定作为机械臂的心脏，机械臂控制器是根据程序指令和从传感器获得的传感信息来控制机械臂完成事先预定的动作或任务的装置，控制器的性能决定了机械臂控制性能的好坏。
从计算机结构、控制方式方面来划分，机械臂控制器大约可分为3种：单CPU 集中控制方式、多CPU 分布式控制方式、二级CPU 主从式控制方式。
（1）单CPU 集中控制方式：单CPU 集中控制系统必须是一个强大的控制系统，它的全部控制功能是用一台功能强大的计算机实现的。
Hero-Ⅰ、Robot-Ⅰ等这些时代较早的机器人采用的就是这种单CPU 集中控制方式的结构，但由于在控制的过程中需要进行大量的计算，因此这种控制方式的控制速度一般比较慢。
（2）多CPU 分布式控制方式：多CPU 分布式控制系统的最大特点就是一个CPU 负责控制一个关节轴，同时在上位机与单轴控制的CPU 之间设计了一个并行接口，其主要负责上、下位机的通信，从而保证了数据的可靠传输。
（3）二级主从式控制方式：该控制方式需要主从两个CPU ，即上位机和下位的单片机两层结构。
上位机负责运动轨迹的规划、运动学计算等任务，根据预定的位置，计算出各个关节的运动量，以指令形式传送给下位的微处理器。
下位的微处理器根据指令对各关节进行运动控制。
本课题所设计的机械臂系统基于STM32微处理器，利用STM32强大的运算和处理能力，采用单CPU 集中控制方式即可满足要求。
2.2.2机械臂控制系统结构本课题研究的机械臂控制系统采用单CPU 集中控制方式，系统框图如下：图2.1 机械臂控制系统结构图计算机用于完成整个系统的管理、发送指令、运动轨迹规划等。