怎樣通過(guò)外部電位計(jì)控制的伺服電機(jī)創(chuàng)建簡(jiǎn)單的機(jī)械臂

機(jī)器人有多種形式，包括無(wú)人機(jī)，汽車(chē)，流動(dòng)站和甚至是步行者。讓機(jī)器人在其環(huán)境中移動(dòng)非常重要，讓它與環(huán)境進(jìn)行交互同樣重要。

本文將向您展示如何構(gòu)建一個(gè)能夠通過(guò)外部電位計(jì)四處移動(dòng)并指向物體的簡(jiǎn)單機(jī)械臂。

由Digikey提供（原理圖）

工作原理 - 硬件

雖然這個(gè)項(xiàng)目確實(shí)涉及電子產(chǎn)品，但它依賴于電子和機(jī)械設(shè)計(jì)的結(jié)合。該臂通過(guò)使用由PWM信號(hào)控制的伺服電動(dòng)機(jī)起作用。 PWM信號(hào)的占空比決定了伺服點(diǎn)的角度。

這個(gè)臂的設(shè)計(jì)是非常簡(jiǎn)單，只使用三個(gè)電機(jī)：

基本電機(jī) - 旋轉(zhuǎn)臂。

第一臂電機(jī) - 這會(huì)抬高和降低手臂的基部。

第二臂電機(jī) - 這會(huì)抬高和降低前臂。

手臂的結(jié)構(gòu)很簡(jiǎn)單。因此，可能需要考慮手臂的其他方面。

首先考慮的是手臂的構(gòu)造材料。諸如紙板之類(lèi)的材料對(duì)于原型制作非常有用，但紙板更適合膠水而不是螺釘和螺栓。像丙烯酸這樣的塑料可以提供更好的強(qiáng)度并且可以用螺栓固定到位，但這樣做需要一定程度的機(jī)械制造。雖然3D打印部件在制造商社區(qū)中廣泛流行，但3D打印機(jī)成本高昂，需要其他制造商可能沒(méi)有的CAD軟件工具。

K‘NEX是一種多功能且堅(jiān)固的材料，可以快速進(jìn)行原型設(shè)計(jì)。 K’NEX對(duì)那些無(wú)法使用工具設(shè)備的人特別有用。

在本文中，我選擇使用丙烯酸有很多原因：

強(qiáng)度：丙烯酸遠(yuǎn)遠(yuǎn)強(qiáng)于紙板

簡(jiǎn)單：不需要3D打印一堆定制零件，只需要幾個(gè)條帶

附著力：丙烯酸碎片可以輕松粘合在一起

可用性：我的架子上有一些備用

機(jī)械臂通常附在手上或其他機(jī)械化輸出，但這將在后面的文章中介紹。如果您正在構(gòu)建機(jī)器人項(xiàng)目系列，那么建議您使用更多固體材料構(gòu)建此臂并保持安全，因?yàn)樯院髮⑹褂盟?/p>

工作原理 - 軟件

手臂背后的軟件非常簡(jiǎn)單，涉及以下步驟：

設(shè)置PWM輸出

設(shè)置模擬輸入

逐個(gè)讀取每個(gè)底池

將模擬讀數(shù)轉(zhuǎn)換為角度（0 - 180）

將角度值寫(xiě)入伺服電機(jī)

伺服通過(guò)使用伺服庫(kù)實(shí)現(xiàn)控制，無(wú)需編碼PWM占空比。使用伺服庫(kù)的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是任何數(shù)字I/O引腳都可以使用全局陣列和單個(gè)定時(shí)器（即不使用PWM模塊）進(jìn)行定時(shí)和控制。