教學(xué)型六自由度模塊化手臂參考手冊

1、 教學(xué)型六自由度模塊化手臂開發(fā)手冊教學(xué)型六自由度模塊化手臂開發(fā)手冊一、主要技術(shù)參數(shù)1） 六自由度小型模塊化手臂：l 六自由度；l 夾持力：120g；l 手爪：±45度；l 獨立驅(qū)動電源/電池供電；l 聚合物可充電動力鋰電池：7.2V，2000 mAH；l 專用充電器，自動檢測充電狀態(tài)，過流過熱保護；l 臂長：270mm；l 控制方式：獨立控制芯片，最多可達8自由度控制；l 通訊方式：串口控制（UART），可直接與MT-U機器人通訊；l 安裝方式：可以直接裝配在大學(xué)版機器人MT-U上。2） 小型模塊化手臂與PC機通訊專用接口模塊：l 采用RS232通訊方式；l 光電隔離；l 獨立電源供

2、電。3） 小型模塊化手臂配套專用PC機控制軟件l 可以通過PC機直接控制各個關(guān)節(jié)；l 開放PC機控制的函數(shù)接口及控制協(xié)議；l 可以通過編程實現(xiàn)運動規(guī)劃設(shè)計。4） 伺服電機技術(shù)指標(biāo)l Type：MTSERVO20Dimension：66x30x64mm ;Stall torque：20kg/cm;Operating speed：0.20sec/60degree(4.8v);Operating voltage：4.8-7.2V;Temperature range：0_ 55;Dead band width：10us.l Type：MTSERVO10Dimension：40x20x42mmStall

3、 torque：10kg/cmOperating speed：0.20sec/60degreeOperating voltage：4.8-7.2VTemperature range：0_ 55Dead band width：10usl Type：MTSERVO6Dimension：40x20x42mmStall torque：5kg/cmOperating speed：0.20sec/60degreeOperating voltage：4.8-7.2VTemperature range：0_ 55Dead band width：10us二、裝配方式 (1) 總體裝配效果圖 （2）主要部件拆解圖

4、三、系統(tǒng)控制原理及接線圖伺服舵機控制器通訊接口控制接口18MT-U機器人串行接口（UART）接口模塊PC機串行接口（RS-232）教學(xué)型六自由度模塊化手臂專用控制軟件(3) 系統(tǒng)控制原理1） 伺服舵機連接插頭引腳定義：此面朝上（有銅芯外露）2腳：SERVO POWER +（電源 +）1腳：control（控制信號線）3腳：GND（電源 -）2） 伺服舵機控制器端口定義： 8路輸出端口定義（Servo1Servo8）:輸出端口與伺服舵機連接插頭對應(yīng)方式,如下圖：Servo1Servo2Servo3Servo4Servo5Servo6Servo7Servo82腳：SERVO POWER +（電源

5、+）1腳：control（控制信號線）3腳：GND（電源 -）3） 控制端口及通訊端口:電源開關(guān)(Power Switch)電源指示燈(Power Led)充電接口(Recharge Socket)通訊端口(Communication)4） PC專用串行通訊模塊: (4) PC機串行通訊電纜接口 (5) 串行通訊模塊電源輸入接口5） 其它配件:(6) 聚合物動力鋰電池充電器/外接電源(7) PC機串行通訊電纜五、伺服舵機控制器通訊協(xié)議1） 接收數(shù)據(jù)： 每一幀控制指令：4個字節(jié)；第一個字節(jié)：0xAF- 數(shù)據(jù)幀起始字節(jié)；第二個字節(jié)：0x000x08- 舵機序號(Servo1Servo8)；第三個字

6、節(jié)：0x000xB4- 旋轉(zhuǎn)角度設(shè)定(-90° +90°)；第四個字節(jié)：0xFA-數(shù)據(jù)幀結(jié)束字節(jié)。2） 返回數(shù)據(jù)：當(dāng)正確接收一幀數(shù)據(jù)之后，伺服舵機控制器會返回一個字節(jié)數(shù)據(jù)做為接收確認信息。返回數(shù)據(jù)為：大寫字母R的ASCII碼。六、詳細使用方法當(dāng)機器運行時，請遠離機器，以免被機器撞傷。1） 接線操作步驟：l 將PC機串行通訊電纜一端接在pc機的串口上，另一端接在手臂的USB口上。l 分別將兩個電源的一端接在100V 240V插座上，另一端接在手臂相應(yīng)接口，如圖所示： (8) 控制器電源輸入接口 (9) 串行通訊模塊電源輸入接口l 撥動手臂底座上的開關(guān)，手臂上電，注意上電后手臂

7、會自動找到機械零點位置。2） Demo軟件操作方法：l 打開ArmControl文件夾，雙擊Tools文件夾內(nèi)的Reg.bat文件。l 雙擊Bin文件夾內(nèi)的ArmControl.exe?？刂平缑嫒缦聢D所示：(10) 軟件運行界面l 選擇port，注意port號可通過查看PC機設(shè)備管理器得到，如圖所示：選擇要控制的通道，程序中共有六個通道，Pan為通道1，Tilt為通道2，依次類推，單擊“Open Comm”。(1) 相對零點標(biāo)定：各關(guān)節(jié)實際運行時的角度范圍都在0180度之間，但由于機械安裝上的限制，有的關(guān)節(jié)可能達不到0或180度時就會卡住，因此在首次運行時需要對各關(guān)節(jié)設(shè)置最大角度和最小角度及相

8、對零度點，并通過按鈕“Save”將其保存到c:ServoControl.ini內(nèi)，下面詳細介紹標(biāo)定方法：l 選中“SetZero?”，如圖所示：l 以第一個通道為例，如圖所示：l 設(shè)定最小值：鼠標(biāo)左鍵向左拖動Pan對應(yīng)的Slider滾動條，angle/(deg)內(nèi)可看到此時的角度值，假如拖動到45度，單擊“SetZero”按鈕，第一通道對應(yīng)的關(guān)節(jié)將運行到45度，如果舵機沒有卡住，繼續(xù)向左拖動滾動條，直到關(guān)節(jié)運行到最小的角度后，單擊“MinAngle”，設(shè)定最小值完成。l 設(shè)定最大值：鼠標(biāo)左鍵向右拖動滾動條，直到關(guān)節(jié)運行到最大的角度后，單擊“MaxAngle”，l 設(shè)定零點：鼠標(biāo)左鍵向左拖動滾動

9、條，直到關(guān)節(jié)1運行到所需的位置，單擊“Save”按鈕，關(guān)節(jié)1標(biāo)定完成，依次類推同樣方法標(biāo)定其他關(guān)節(jié)。l 單擊“Reset”按鈕，手臂運行到設(shè)置的零位(該零點與手臂上電時的零點不同,即為相對零點)，如圖所示：l 注：如果有偏差，請重新設(shè)置零點。(2) 單自由度模塊運動控制:滑動滾動條設(shè)置各自由度角度值，單擊“Drive”按鈕可驅(qū)動各自由度模塊運動，并可在speed內(nèi)分別設(shè)定每個自由度的速度值，如圖所示：注：每個自由度模塊運行角度的定義，均相對于前面標(biāo)定的相對零點。(3) 復(fù)位操作:單擊“Reset”按鈕，手臂復(fù)位至相對零點狀態(tài)。(4) 演示圖1單擊“OpenFile”按鈕，會彈出如圖2對話框，（

10、1） 選擇已有文件，單擊“Browse”，到Bin里找Angle.mdb文件，圖2圖3單擊“Teach”按鈕，手臂會按上面的序列值往復(fù)運動，按“Stop”按鈕停止運動。假如鼠標(biāo)左鍵單擊圖3中sn為2號序列，相應(yīng)的angle值也都變成相應(yīng)的值，如圖4：圖4單擊“Drive”按鈕，手臂會運行到相應(yīng)的角度。改變圖4中的角度值，可單擊“Insert”按鈕將該組值插入到序列中，單擊“Modify”可修改已有的序列，單擊“Delete”刪除已有序列。（2）新建文件單擊“OpenFile”按鈕，單擊“Browse”，將圖2中*.mdb中的*改成文件名。其他與（1）相同。接口函數(shù)說明：ServoControl

11、.h函數(shù)說明：（1） bool _stdcall Init(int nPort, DWORD dwBaud);參數(shù)說明：nPort：串口號dwBaud：波特率9600函數(shù)說明：打開串口（2） void _stdcall SetPostionCallback(SERVO_POSITION_CALLBACK* cbPosition, void* pParam);函數(shù)說明：設(shè)定事件處理過程（接收到數(shù)據(jù)）參數(shù)說明：SERVO_POSITION_CALLBACK：傳入一個函數(shù)指針，該函數(shù)接收到事件后，交由該指針指向的函數(shù)處理 函數(shù)原形為：typedef void SERVO_POSITION_CALLB

12、ACK(void* pParam, int type,float* value,int num);value為返回接收到的確認值R；num為value下標(biāo)值pParam：SERVO_POSITION_CALLBACK指向的函數(shù)所需的參數(shù)，一般為一個類或結(jié)構(gòu)的指針（3） void drive(int JointID,int Angle); 函數(shù)說明：控制各關(guān)節(jié)相對零點運動，運動范圍在（MinAngle-ZeroAngle，MaxAngle-ZeroAngle）之間。參數(shù)說明：JointID：通道號Angle：相對角度（4） void SetZero(int JointID,int Angle);

13、函數(shù)說明：控制各關(guān)節(jié)絕對運動，運動范圍在（MinAngle，MaxAngle）之間。參數(shù)說明：JointID：通道號Angle：絕對角度（5） void Initialize(int JointID,int Angle);函數(shù)說明：初始化各關(guān)節(jié)的零點值。參數(shù)說明：JointID：通道號Angle：零點角度調(diào)用接口函數(shù)庫方法：解決方案-右鍵單擊ArmControl-屬性輸出目錄：./bin，因為bin文件夾有該可執(zhí)行文件所需要用的MTServoControl.dllCC+常規(guī)-附加包含目錄./include，該文件夾內(nèi)有需要用到的頭文件ServoControl.h；鏈接器常規(guī)-附加庫目錄./li

14、b，該文件夾內(nèi)有需要用到的靜態(tài)鏈接庫。鏈接器輸入-附加依賴項內(nèi)輸入MTServoControl.lib簡單介紹程序的編寫：首先按上面的方法修改屬性，添加頭文件#include "ServoControl.h"，添加成員變量CServoControl m_ServoControl;首先要獲得保存好的各關(guān)節(jié)的最大值最小值及零點位置，m_bOpen = m_ServoControl.Init(m_Port,9600);/打開串口，如果打開成功返回值為true，反之為falsefor (int i=0;i<6;i+)m_ServoControl.Initialize(i+1,m_ZeroArrayi);/注意在控制之前必須先初始化零點角度m_ServoControl.SetPostionCallback(ServoPositionCallback,this);/設(shè)定事件處理過程在源文件開始位置定義void ServoPositionCallback(void* pParam, int type,float* value,int num);此時就可以編寫控制各關(guān)節(jié)的函數(shù)了，如m_ServoControl.drive(num,m_Angle);控制各關(guān)節(jié)運動，注意要加設(shè)定條件：int m_Min,m_Max;m_Min = m_MinAng