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基于STM32單片機的三自由度體感仿生機械臂

5CTi_cirmall ? 來源:電路設計技能 ? 2020-08-27 17:35 ? 次閱讀

機械臂是指高精度,多輸入多輸出、高度非線性、強耦合的復雜系統(tǒng)。因其獨特的操作靈活性, 已在工業(yè)裝配, 安全防爆等領域得到廣泛應用。機械臂是一個復雜系統(tǒng), 存在著參數攝動、外界干擾及未建模動態(tài)等不確定性。因而機械臂的建模模型也存在著不確定性,對于不同的任務, 需要規(guī)劃機械臂關節(jié)空間的運動軌跡,從而級聯構成末端位姿。

1、1臺6軸機械臂-基于STM32單片機的三自由度體感仿生機械臂(原理圖+源碼+論文)

一、原理:

1、這里只用到了MPU6050的加速度計,沒有用到陀螺儀,為什么不用陀螺儀,是因為陀螺儀的溫漂太大。然后數據不穩(wěn)定。

而且沒有外接任何模塊,(當然也可以外接)。加速度計知道吧!!!就是測加速度的。使用加速度融合出來的角度比較穩(wěn)定。

2、通信我們一般使用IIC,程序通過《MPU-6000 & MPU-6050產品說明書(中文版).pdf》里面的IIC時序編寫,(大概在第8頁,10.數字接口的10.3 I2C通信協(xié)議)

3、在加速度得配置中有一個寄存器可以配置加速度的量程。我們設置為0,量程為+-2g,也就是該加速度計現在可以測量+-20m/s2。

ADC是16位的,當為2g的時候是65535,-2g的時候是0。

4、然后就是將讀取到的數字(其實就是AD轉換,模擬信號轉換成數字信號),得到具體的數據就可以分析了。

5、這里面如果將模塊正常的平放在桌子上面,理想狀態(tài)下Z軸會讀取到大概49152左右的數,(也就是1g左右,重力加速度,當然是有誤差的。)

6、然后就是怎么分析了,你要是還想了解一下加速度,就看一下《姿態(tài)解算說明(Mini AHRS).pdf》。

8、對了,還有一個數學公式

這個公式就可以將加速度換成角度

aacx x軸的加速度

aacy y軸的加速度

aacz; z軸的加速度

tempZ = sqrt((aacx * aacx + aacy * aacy)) / aacz;

resZ = atan(tempZ);

res = resZ * 1800 / 3.14;

得到與自然Z軸的角度

二、描述:

由兩個發(fā)送端組成整個機械臂系統(tǒng),發(fā)送端一圖5.7在PCB線路板上設計并焊接集成了STM32F103C8核心板,MPU6050姿態(tài)傳感器,nRF24L01無線收發(fā)器和一個控制機械臂爪子部分夾取功能的按鈕。MPU6050姿態(tài)傳感器輸出的并不是角度或者加速度信號,mpu6050內部集成有處理單元DMP數字運動處理器,原始數據經過DMP融合(打包處理)得到四元數,四元數在經過以下的數學公式轉換分別轉換為x軸,y軸,z軸上的角度,接收端收到數據后,再將角度最終轉換為弧度交由機械臂舵機去執(zhí)行。

2、手機控制機械臂設計方案

本作品是一款由手勢控制,并且能夠實現快速示教再現的工業(yè)機器人,它能夠實時跟隨手勢動作 。具有靈活性強、快速示教再現、可在遠程無人工作區(qū)無線遙控執(zhí)行動作。

工作原理

工作原理是通過在手部穿戴手勢控制端控制板,其板載主要包括陀螺儀模塊、通訊模塊和stm32最小系統(tǒng)。PMU6050陀螺儀模塊對手部角度的變化采集,經過單片機對數據進行分析、濾波、轉換,然后通過NRF24L01無線模塊,將處理好的數據發(fā)送給機械臂執(zhí)行端。執(zhí)行端根據接收到的數據,轉換成脈沖信號發(fā)送給步進電機驅動,進而控制機械臂運動。

控制方式及優(yōu)勢:

(1)、機器人具有極速動作規(guī)劃并重復再現的特點,適應生產任務多變的工作場景。

(2)、手勢操作的控制方法學習過程快,幾乎不需要培訓,節(jié)約的編程工人的工資成本,生產線升級速度極快。

產品創(chuàng)新點:

(1)由手勢控制,操作方便,靈活性強,穩(wěn)定性好。

(2)可以遠程遙控操作,改善工作狀態(tài),不必忍受工作現場惡劣的環(huán)境條件。

(3)編程方式簡單,操作者無需接受專門培訓,且產品更適應多變的工作任務要求、

(4)易于快速指定動作來重復執(zhí)行。

3、手勢識別控制的3D打印機械手-智能性最強的機械手臂

機械手能模仿人手和臂的某些動作功能,用以按固定程序抓取、搬運物件或操作工具的自動操作裝置。機械手臂有多種用途,不僅可以安裝在機器人身上,也可以給殘疾人用來當假肢。這個版本的機械手臂可以采用PC機進行控制,也可以使用手勢識別算法來控制。5個手指和手腕均可活動,而且手指關節(jié)可以精準定位,進行各種微小角度的開合。該機械手對3D打印機精度要求較高,需要0.1mm精度,達不到此精度的話傳動機構會出問題。

手臂硬件用的STM32單片機,代碼和PCB都是我自己設計的,速度非常給力,無延遲無卡頓。使用并聯臂3D打印機,ABS、PLA塑料進行3D打印。5個手指,每根都可以進行開合,請看視頻,每根手指都可以精確運動到任意一個角度,手腕可以進行旋轉。可以抓取球,筆,杯子,遙控器等物品。

附件內容包括:

1:機械手臂控制板的電路圖和PCB文件

2:機械手臂調試教程、詳細組裝文檔,零件清單,及注意事項

3:機械手臂手勢識別上位機以及STM32硬件代碼。

4:機械手臂控制每個手指精確開合的機械結構三維圖紙模型

4、機械臂開源資料(工程源文件)

我的可打印機械手受到了著名的工業(yè)機器人的啟發(fā),但是可以打印。

目標是開發(fā)一種開放源代碼的機器人手臂,以供私人或小型企業(yè)使用,并使每個人都可以使用機器人開發(fā)。


手臂應舉起約2公斤的重量,足以執(zhí)行日常任務。當前,機器人手臂價格昂貴,體積小,強度低或笨拙。


工業(yè)機器人既昂貴又危險,因此不適合在家庭或學校使用。


每個人都可以構建,使用和開發(fā)一個開源可打印機器人。


機器人仍然很昂貴且難以操作,但事實不再如此。


殘疾人可以使用便宜的3d打印機器人手臂來更好,更獨立地管理其日常需求。在危險但不太發(fā)達的地方操作。


如果您忘記了鑰匙,甚至可以遙控,甚至可以讓我們用機器人打開門。

未來的Arm將包括一個移動基地。

5、如何使用四個伺服器制作機械臂

該項目將向您展示如何使用四個伺服器制作機械臂。


硬件組件:

· 跳線(通用)× 1

· 旋轉電位器(通用)× 4

· SG90微伺服電機× 4

· Arduino UNO和Genuino UNO× 1

軟件應用程序和在線服務:

· Arduino IDE

這個機器人手臂由4個伺服器組成:

· 第一個伺服進行水平掃描

· 其他伺服系統(tǒng)控制機械臂的噴嘴

· 他可以用四個電位器控制。
· 您還可以在Arduino IDE的串行監(jiān)視器上查看伺服器的角度位置。

聲明:本文內容及配圖由入駐作者撰寫或者入駐合作網站授權轉載。文章觀點僅代表作者本人,不代表電子發(fā)燒友網立場。文章及其配圖僅供工程師學習之用,如有內容侵權或者其他違規(guī)問題,請聯系本站處理。 舉報投訴
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原文標題:趣味生活,智能工業(yè),10個仿生機械臂帶你暢游電子工程師的硬核世界

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