arduino自动化机械手教材.docx
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1、自动化机械手教材基于 Arduino 开发平台 V1.01Arduino 自动化机械手名目一、机器人的组装11.1. 组装工具11.2. 机器人零件表11.3. 装配步骤5二、系统概述132.1. Arduino 介绍132.2. Arduino 驱动安装172.3. Arduino IDE 菜单介绍232.4. 舵机介绍28三、试验操作343.1 舵机介绍343.2 舵机的内部构造343.3 模拟舵机的把握协议383.4 舵机试验操作39四、使用说明414.1. 接线端口介绍414.2. 操作说明422Arduino 自动化机械手留意事项请认真阅读该手册并留意产品功能和用途说明。本手册在 C
2、D 光盘上以 PDF 格式供给,如有需要可以进展复制或打印。该手册内容可能因产品升级或其他缘由而转变,本公司不另行通知客户。安全防范依据严峻程度,安全防范分两种:警告和留意。在动手安装之前请先通篇阅读警告和留意事项。安装和操作留意本段包含防止机械损伤方面的内容。危急!当操作机器人的时候要留意安全。假设没有正确组装,机器人将不能正常工作甚至会损坏。组装方法详见第一章 机器人组装说明。在一个足够大的地方进展调试工作警告!远离小孩。尽管该产品看起来像个玩具,在无人照看的状况下,它可能会对小孩造成损害。故障发生时,请马上关闭电源。假设电池被弄破,暴露在液体,火或其他热源面前,可能会导致电击。不要拆开或
3、修改充电器和其电缆。当不充电时,请把充电器从电源上拔下。不要拆卸或修改电机里面的电路板。不要在热,潮湿或严寒的环境下使用,由于该产品包含周密的元件。假设处在一个极端的条件下,错误可能发生。充电时请确认充电器插座是结实的。请认真阅读本手册,在调试时留意机器人各关节的方向,尽量避开关节相撞。留意!机器人的电机需要定期维护以获得和维持恰当的性能。在一个较大,平坦的地方操作时机器人的表现效果会更好。假设工作空间很小又不平的话,机器人可能会摔倒甚至损坏。在启动了机器人或操作的时候请不要把住机器人。在程序的下载过程中不要关闭机器人电源,否则程序会丧失或损坏。电池!套件里面包含锂离子(LiIon)电池做电源
4、。该锂离子(LiIon)电池是高能量可充电的电池,必需妥当保管,充电和使用。把充电器接入沟通电源并把他连到电池的充电接口上。当充电器接到沟通电源后,它上面的电源灯会亮起来并呈红色。状态指示灯会呈绿色,当电池充电完成,绿色指示灯熄灭。AArduino 自动化机械手警告!电池治理:该锂电池在使用时不要把电能全部用光才充电,要保存一点点电量。假设电池充分电后放置很长一段时间,电池性能会降低。当不使用时,必需把电池与电路板或充电器断开,把电池存储在阴凉,枯燥的环境中。充电时间。给电池充分充电需要大约 40 分钟。这个时间与充电前电池里原有电量有关。充电时要留意照看,当电池特别的发烫时应马上停顿充电。过
5、度充电可导致电池损坏。留意!电池处理:不要拆开或修改电池的连接或更改导线。不要让物体进入电池的连接头,也不要让导体暴露在外。不要在高温存极端的环境下使用。把电池存储在阴凉,枯燥的环境中。在运输或存储时,让电池远离其他导体。当电池的导线变破旧或磨损时,请更换这个电池。紧急处理:假设电池造破坏导致电解材料溅到皮肤上,马上用大量水冲洗皮肤。假设电解材料溅到眼睛里面,请尽快就医。电池里的电解材料是有毒物质,能对人和家庭环境、家具等造成污染和危害。假设电池不能再被充电,请依据垃圾的处理方法或本国家的规章妥当处理。 不要通过燃烧来处理报废的电池。BArduino 自动化机械手一、机器人的组装1.1. 组装
6、工具工具:尖嘴钳、十字螺丝刀等。1.2. 机器人零件表1.U 型件2.齿轮盘3 大底座4.带丝舵盘105.底座支架6.大舵机7.L 型固定件8.手指9.手指支架10.无丝舵盘11.小底盘12.小舵机13.长垫片14.M3 螺钉15.M3 螺母16M3X20 螺钉17.尼龙垫片18.圆柱型螺母19.花舵盘20.M3X25mm 六棱铜柱21.M3X35mm 六棱铜柱22.M3X11mm 六棱铜柱1.3. 装配步骤23.舵机固定件。在上一步了解完三舵机械手所需要的零件之后,这一步就要开头进展装配了,在组装三舵机械手的过程中由于零件较多机构环节较多,为了能够安全、预备、便利的装配,我们先进展预装,就是
7、说把各个环节先组装起来,然后再进展总装。具体装配步骤如下。1) 依据三舵机械手的机构因素和装配的排列挨次,首先我们要从下往上装配。这里我们第一步是要组装两舵机械手的机械手,在这一步我们先预备好所需要的零件。2) 让我们看一下机械手的总装图。如图:3) 下面让我们按步骤组装。安装小舵机。4) 安装齿轮盘。5) 安装从动齿轮盘。6) 安装手指。7) 安装手指架。8) 安装 L 型连接件。9) 安装 U 型件。10) 安装舵机固定件。11) 安装舵机。12) 安装舵机固定架。13) 把舵机安装在 U 型件上。14) 安装完成,如图。到这里我们全部组装工作已经完成。二、系统概述2.1. Arduino
8、 介绍要了解 arduino 就先要了解什么是单片机,arduino 平台的根底就是 AVR 指令集的单片机。1、什么是单片机?它与个人计算机有什么不同?一台能够工作的计算机要有这样几个部份构成:中心处理单元 CPU进展运算、把握、随机存储器 RAM数据存储、存储器 ROM程序存储、输入/输出设备I/O串行口、并行输出口等。在个人计算机PC上这些部份被分成假设干块芯片, 安装在一个被称之为主板的印刷线路板上。而在单片机中,这些部份全部被做到一块集成电路芯片中了,所以就称为单片单芯片机,而且有一些单片机中除了上述部份外,还集成了其它部份如模拟量/数字量转换A/D和数字量/模拟量转换D/A等。2、
9、单片机有什么用?实际工作中并不是任何需要计算机的场合都要求计算机有很高的性能,一个把握电冰箱温度的计算机莫非要用酷睿处理器吗?应用的关键是看是否够用,是否有很好的性能价格比。假设一台冰箱都需要用酷睿处理起来进展温度把握,那价格就是天价了。单片机通常用于工业生产的把握、生活中与程序和把握有关如:电子琴、冰箱、智能空调等的场合。以以下图就是一个 Atmega328P-PU 单片机,基于 AVR 指令集的 8 位处理器,频率 20MHz, 存储器空间 32KB。3、什么是 Arduino?Arduino 是一个能够用来感应和把握现实物理世界的一套工具。它由一个基于单片机并且开放源码的硬件平台,和一套
10、为 Arduino 板编写程序 的开发环境组成。Arduino 可以用来开发交互产品,比方它可以读取大量的开关和传感器信号,并且可以把握各式各样的电灯、电机和其他物理设备。Arduino 工程可以是单独的,也可以在运行时和你电脑中运行的程序例如:Flash,Processing,MaxMSP进展通讯。Arduino 板你可以选择自己去手动组装或是购置已经组装好的;Arduino 开源的 IDE 可以免费下载得到。Arduino 的编程语言就像似在对一个类似于物理的计算平台进展相应的连线,它基于处理多媒体的编程环境。4、为什么要使用 Arduino?有很多的单片机和单片机平台都适合用做交互式系统
11、的设计。例如:Parallax Basic Stamp, Netmedias BX-24,Phidgets,MITs Handyboard 和其它等等供给类似功能的。 全部这些工具,你都不需要去关心单片机编程繁琐的细节,供给应你的是一套简洁使用的工具包。 Arduino 同样也简化了同单片机工作的流程,但同其它系统相比 Arduino 在很多地方更具有优越性, 特别适合教师,学生和一些业余爱好者们使用:Arduino 自动化机械手 廉价 和其它平台相比,Arduino 板算是相当廉价了。最廉价的 Arduino版本可以自己动手制作,即使是组装好的成品,其价格也不会超过 200 元。 跨平台 A
12、rduino IDE 可以运行在 Windows,Macintosh OSX,和Linux 操作系统。大局部其它的单片机编译软件都只能运行在 Windows 上。 简易的编程环境 初学者很简洁就能学会使用 Arduino 编程环境,同时它又能为高级用户供给足够多的高级应用。对于教师们来说,一般都能很便利的使用 Processing 编程环境,所以假设学生学习过使用 Processing 编程环境的话,那他们在使用 Arduino 开发环境的时候就会觉得很相像很生疏。 软件开源并可扩展 Arduino 软件是开源的,对于有阅历的程序员可以对其进展扩展。Arduino 编程语言可以通过 C+库进展
13、扩展,假设有人想去了解技术上的细节,可以跳过 Arduino 语言而直接使用 AVR C 编程语言由于 Arduino 语言实际上是基于 AVR C 的。类似的,假设你需要的话,你也可以直接往你的 Arduino 程序中添加 AVR-C 代码。TX、RX 指示灯6 组 PWM 端口数字端口 013USB插孔稳压芯片ICSP外部电源供电插孔模拟端口 05 硬 件 开 源 并 可 扩 展 Arduino板基 于 Atmel的 ATMEGA8和ATMEGA168/328 单片机。Arduino 基于 Creative Commons 许可协议,所以有阅历的电路设计师能够依据需求设计自己的模块,可以对
14、其扩展或改进。甚至是对于一些相对没有什么阅历的用户,也可以通过制作试验板来理解Arduino 是怎么工作的,省钱又省事。15Arduino 自动化机械手Arduino 基于 AVR 平台,对 AVR 库进展了二次编译封装,把端口都打包好了,存放器啦、地址指针之类的根本不用管。大大降低了软件开发难度,适宜非专业爱好者使用。优点和缺点并存,由于是二次编译封装,代码不如直接使用 AVR 代码编写精练,代码执行效率与代码体积都弱于 AVR 直接编译。性能:Digital I/O 数字输入/输出端口 013。Analog I/O 模拟输入/输出端口 0-5。 支持 ICSP 下载,支持 TX/RX。输入
15、电压:USB 接口供电或者 5V-12V 外部电源供电。输出电压:支持 3.3V 级 5V DC 输出。处理器:使用 Atmel Atmega168 328 处理器,因其支持者众多,已有公司开发出来32 位的 MCU 平台支持 arduino。arduino 板子上根本端口如描述,对几个比较特别的端口下面具体说明下:VIN 端口:VIN 是 input voltage 的缩写,表示有外部电源时的输入端口。假设不使用 USB 供电时,外接电源可以通过此引脚供给电压。如电池供电,电池正极接VIN 端口,负极接 GND 端口AREF:Referencevoltagefortheanaloginput
16、s( 模拟输入的基准电压。使用analogReference命令调用。ICSP:也有称为 ISPIn System Programmer) ,就是一种线上即时烧录,目前比较的芯片都支持这种烧录模式,包括大家常听说的 8051 系列的芯片,也都渐渐承受这种简便的烧录方式。我们都知道传统的烧录方式,都是将被烧录的芯片,从线路板上拔起,有的焊死在线路板上的芯片,还得先把芯片焊接下来才能烧录。为了解决这种问题,制造了 ICSP 线上即时烧录方式。只需要预备一条 R232 线连接烧录器,以及一条连接烧录器与烧录芯片针脚的连接线就可以。电源的+5V,GND,两条负责传输烧录信息的针脚,再加上一个烧录电压针
17、脚,这样就可以烧录了。192.2. Arduino 驱动安装首先在电脑上面翻开光盘,找到 Arduino 工程开发文件夹,拷贝到你的电脑上你想放到的盘符上,例如D 盘建议不要放到桌面上,然后翻开,可以看到如下:光盘中所带arduino IDE 为1.0.3 版本,是目前最版本,IDE 就是arduino的软件程序开发环境,里面已经集成了工程中所需要的很多外设库,还有一些其他设置,比方添加中文注释,为用户省去了很多麻烦。IDE 中所带库文件均经过调试,和光盘代码完全匹配。arduino 资料相关文件夹中是一些入门资料以及我们供给的 arduino 电路板原理图。注:光盘中所带软件仅支持 Wind
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