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怎样通过外部电位计控制的伺服电机创建简单的机械臂

2019-07-30 10:02:00

机器人有多种形式，包括无人机，汽车，流动站和甚至是步行者。让机器人在其环境中移动非常重要，让它与环境进行交互同样重要。

本文将向您展示如何构建一个能够通过外部电位计四处移动并指向物体的简单机械臂。

由Digikey提供（原理图）

工作原理 - 硬件

虽然这个项目确实涉及电子产品，但它依赖于电子和机械设计的结合。该臂通过使用由PWM信号控制的伺服电动机起作用。 PWM信号的占空比决定了伺服点的角度。

这个臂的设计是非常简单，只使用三个电机：

基本电机 - 旋转臂。

第一臂电机 - 这会抬高和降低手臂的基部。

第二臂电机 - 这会抬高和降低前臂。

手臂的结构很简单。因此，可能需要考虑手臂的其他方面。

首先考虑的是手臂的构造材料。诸如纸板之类的材料对于原型制作非常有用，但纸板更适合胶水而不是螺钉和螺栓。像丙烯酸这样的塑料可以提供更好的强度并且可以用螺栓固定到位，但这样做需要一定程度的机械制造。虽然3D打印部件在制造商社区中广泛流行，但3D打印机成本高昂，需要其他制造商可能没有的CAD软件工具。

K‘NEX是一种多功能且坚固的材料，可以快速进行原型设计。 K’NEX对那些无法使用工具设备的人特别有用。

在本文中，我选择使用丙烯酸有很多原因：

强度：丙烯酸远远强于纸板

简单：不需要3D打印一堆定制零件，只需要几个条带

附着力：丙烯酸碎片可以轻松粘合在一起

可用性：我的架子上有一些备用

机械臂通常附在手上或其他机械化输出，但这将在后面的文章中介绍。如果您正在构建机器人项目系列，那么建议您使用更多固体材料构建此臂并保持安全，因为稍后将使用它。

工作原理 - 软件

手臂背后的软件非常简单，涉及以下步骤：

设置PWM输出

设置模拟输入

逐个读取每个底池

将模拟读数转换为角度（0 - 180）

将角度值写入伺服电机

伺服通过使用伺服库实现控制，无需编码PWM占空比。使用伺服库的一个优点是任何数字I/O引脚都可以使用全局阵列和单个定时器（即不使用PWM模块）进行定时和控制。