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        基于Arduino機械臂的設計與實現(xiàn)

        2018-08-11 03:34:12唐皓金亞玲沈陽工學院
        數(shù)碼世界 2018年7期
        關鍵詞:機械設計

        唐皓 金亞玲* 沈陽工學院

        引言:近幾十年來,國內(nèi)國外的機械臂行業(yè)發(fā)展尤為迅猛,它可以提高流水線產(chǎn)品品質(zhì),提高生產(chǎn)線的生產(chǎn)效率。大大改善了人們的勞動條件,對產(chǎn)品的更新?lián)Q代也是起著不可或缺的作用。本文通過一些單片機方面的技術和工具,模擬實現(xiàn)生活中常用機械臂的功能,做出一個簡易機械臂作為學習研究的工具。

        1 Arduino開發(fā)板

        Arduino開發(fā)板是一類便捷靈活,方便上手的開源電子硬件平臺,包括一系列的硬件和軟件。其原名Arduino是意大利語中男性的常用名,原意是強壯的朋友。而這類硬件產(chǎn)品正如它名字所描述的那樣,十分強壯可靠。適用于工程師行業(yè)進行快速的產(chǎn)品研發(fā),也為藝術家,設計師等一部分現(xiàn)代創(chuàng)客提供更為便捷的開發(fā)平臺,它被廣大創(chuàng)客所運用,生產(chǎn)了許多新式產(chǎn)品。

        2 設計思想

        本作品主題思想是設計一款基于Arduino平臺,使用外部控制器控制舵機運行的機械臂。主板方面選擇了Arduino中的uno型號。作為Arduino平臺的經(jīng)典型號,UNO的處理器核心是ATmega328,同時具有14路數(shù)字輸入/輸出口,其中6路可作為PWM輸出,6路模擬輸入,一個16MHz晶體振蕩器,一個USB口,一個電源插座,一個ICSP header和一個復位按鈕。機械臂材質(zhì)采用了PVC材料,在輕便的同時也具有可塑性,可以在專業(yè)門店采購。利用舵機控制臂體,也方便了在后期使用過程中設備維護和更換。

        3 主板的選擇

        Arduino,作為開源的平臺,其簡易性和可開發(fā)性深受廣大硬件愛好的推崇。個人認為它的優(yōu)點有以下幾個:經(jīng)過封裝的函數(shù)和函數(shù)庫,便于使用。開源的平臺,更容易查找相關資料。使用范圍廣泛,可以和同行業(yè)人士交流學習。

        Arduino基本透明掉了硬件部分,因此Arduino板集成了眾多的端口方便使用者進行二次開發(fā),其擴展口部分如圖1所示。

        圖1 主板擴展口示意圖

        4 機械臂操作實現(xiàn)

        作為機械臂,其設計理念是讓舵機接受搖桿信號進行運作,并根據(jù)信號變化調(diào)整角度。首先,我們需要設定開機時舵機的基礎角度,這樣的設計一則為了檢測開機時舵機的工作性能,二則是直接預設角度,方便操作。在啟動之后,通過搖桿,控制舵機,其大體流程如下圖2所示。

        圖2 機械臂的運作大體流程

        總結(jié):Arduino這一平臺則提供了這些條件,幾乎零基礎的硬件條件,容納了那些零經(jīng)驗新人,各種可視化的代碼程序為編寫代碼提供便捷。相信以后Arduino也會迎來許許多多的粉絲。

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