用于Arduino Due的DIY Braccio機器人手臂護罩

描述

介紹

我的第一個機械臂是Arduino TinkerKit Braccio 。隨著我對機器人手臂的了解更多，我產(chǎn)生了使用反向運動學庫并連接到機器人操作系統(tǒng) (ROS) 等方面的愿望。在具有更大處理器和更多內(nèi)存的微控制器上，這些目標變得比 Braccio 設計的屏蔽所提供的 Uno 更容易。我選擇了 Arduino Due 作為微控制器的下一個迭代。

現(xiàn)在我必須想辦法制作一個向后兼容的替代 Braccio 盾牌，以適用于 Arduino Due。

設計

對于電子產(chǎn)品來說仍然相對較新，我更喜歡使用現(xiàn)成的模塊為伺服系統(tǒng)提供次級更高電流的電源。我知道我必須小心保護 3.3V Arduino Due 免受 Braccio 伺服器的更高電壓和電流（5V 4A）的影響，我有點擔心自己設計它。

我選擇了一個基于 I2C 的Adafruit 模塊。我通過研究和測試發(fā)現(xiàn)，該模塊在邏輯端兼容 3.3V，同時在伺服端仍然能夠提供 Braccio 標準的 5V 4A 電源。這種方法的一個有趣的副作用是輸出到每個伺服系統(tǒng)的 PWM 信號具有 3.5V 的 Vpp（電壓峰峰值），伺服系統(tǒng)仍將其識別為高 TTL 邏輯電平。

Arduino Due 尺寸的原型設計護罩旨在作為 Adafruit 模塊和伺服引線連接器的簡單安裝機制。唯一需要的 Arduino Due 引腳是 I2C 線接口和邏輯電路的電源。選擇Wire1只是為了保持連接整潔和最小化（Arduino Due 有兩個 I2C/wire 接口）。

• D71 (SCL1) 連接到 PCA9685 SCL
• D70 (SDA1) 轉 SDA
• 3V3 轉 Vcc
• 地到地

找到原始 Arduino Uno Braccio 屏蔽上使用的特定三線連接器是保持物理兼容性的關鍵。這些被確定為 Molex KK-254（也稱為 KF2510）連接器。重要的是要注意，與大多數(shù)其他愛好者伺服器相比，Braccio 連接的接線是非常規(guī)的。您不能只修改 Braccio 伺服連接器并將它們直接插入 PCA9685 模塊，因為引腳的排列方式不同。

接線圖

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建造

PCA9685 通常配有螺絲門電源端子，用于連接外部電源。我選擇將其換成直角安裝 JST XH 連接器。我承認這有點混亂，因為引腳對齊不完全匹配，JST 連接器上的腿必須張開一點。如果連接器不是直角類型，那么這種不當處理會使引腳錯位。然后我手工制作了一個短電源適配器引線（見照片），以使原來的 Braccio 壁式插頭電源仍可用于為伺服系統(tǒng)供電。

電源適配器將 JST XH 引至直插式 DC 電源插孔

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1 / 2 ?用于 Arduino Uno 的 Braccio Shield

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信號連接焊接到 PCA9685 上的引腳 1 到 6，以將引腳編號與 Braccio 伺服編號方案對齊。

您可能會在下面的照片中注意到，僅連接了相對較少的插頭引腳，以使屏蔽罩易于安裝和拆卸。由于屏蔽層的高度，我沒有使用可堆疊的接頭，但事后看來，這對于以后訪問其他 arduino 引腳很有用（例如，如果您要添加其他傳感器）。

Molex KK 連接器的 V+ 和 GND 連接被焊接為軌道。每個 PWM 信號焊接到每個連接器的中間引腳。

PCB 的底視圖

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在下面的照片中，您可能會注意到圖片左上角有一些無法解釋的額外焊接連接。這是我稍后添加的 LED 電機電源指示燈和隨附的電阻器。見下面的特寫。

LED 電機功率指示燈和隨附電阻器的特寫。

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反射

當我將接線直接焊接到 PCA9685 上的引腳 1 到 6 時，我沒有焊接這些端口上的引腳接頭。事后看來，排針對于連接測試設備（例如，萬用表和示波器）很有用。

當我開始構建另一個機械臂時，我重用了這種設計方法。新臂使用傳統(tǒng)的愛好者伺服連接，可以直接連接到 PCA9685 排針，無需 Molex-KK 連接器。原型屏蔽上提供的額外空間對于斷開傳感器連接器和其他東西很有用。