▌01 机械控制臂

1.简介

在 调试机械臂一体化控制电路：STM32F103控制器初步调试 对于 三轴机械臂的 的控制，最初版本采用了 简易调试命令组合。 这个命令是为了付方便最初的调试与测试机械臂的机械性能。详细的控制指令在 机械臂底层通信协议说明 中已经给出了。

经过最初的测试，反馈了一些基本的运动问题，本文对于存在的问题进行总结，并且对第一版本的软件进行升级。

2.存在问题

（1）运动不均匀

如下图所示，运动出现时走时停的情况：

^{▲ 运动不均匀}

■ 分析： 具体原因不明。但提醒如下问题：

组装之后的机械臂的关节角度传感器需要进行通讯波特率的设置 。
角度传感器的方向需要进行归一化；

关于角度传感器波特率的设置： 角度编码器 ST-3806-15-RS
关于角度传感器关节设置： 对于STM32F103三轴机械臂控制器进行基本功能测试-关节角度读取
关于机械爪角度控制，有一个需要说明的是：在原来的电路板，PSERV接口的电源定义与普通的舵机的引线不同。下面是修改后的电路板对应的PSERV的定义顺序。

^{▲ PSERV接口的电源定义顺序与舵机不同}

注意：舵机的の接口中，它的接口通常定义为：GND， +5V，SIGNAL。

（2）运动控制需求说明

相关的修改说明有小吕发送过来，整理在 三关节机械臂控制需求说明压缩文件中的相关文档说明 中了。

（3）电路硬件修改

在电路板上增加1000uF。

^{▲ 在电路板+5V上增加1000uF电容，可以减少爪舵机运动电路的影响}

3.修改准备

（1）电气连接¹

^{使用GWINSTEK直流电源提供24V，5V电源，连接到系统的电机供电与控制电路板5V电源。}

^{^{▲ 接入24V，5V电源}}

（2）软件开发

D:\zhuoqing\window\ARM\IAR\STM32\Application\XQWF\2020\CNTSTM103\Src\main.c

STM32下载程序界面：

^{▲ 下载程序界面}

▌02 基本测试

在对机械臂进行测试之前，需要将机械臂上的各种 各种传感器、执行器与控制板进行相连 ，具体过程可以参见：

三关节机械臂上的传感器、执行器与控制板STM32F103连接

1.串口控制命令

在STM32下载程序的对话框内输入如下控制命令，可以对机械臂进行初步测试。

armup，armdown：这两个命令没有参数，分别控制机械臂运动的上，下位置。

^{▲ 机械臂上下移动}

claw n ：这个命令是直接设置舵机的控制脉冲的宽度，单位：微妙。

n=1000 :张开
n=2500:闭合

^{▲ 使用claw命令设置机械爪的状态}

2.角度读取与设置

测试原来的两个关节的角度读写出现了故障。这个现象有可能就是在1.2.1提到的运动不均的原因。

关于 对机械臂的肩关节与肘关节编码器连接与设置 请详见这个链接。

^{▲ 电路板上的MCU：F103}

3.肩部和肘关节运动

通过前面的检查，使用一下命令来控制关节运动。

shgoto n :控制肩部关节角度； n∈（8192， 24567）
elgoto n: 控制肘部关节角度：n∈（4096,28672）

肩部运动是先加速在减速的过程。肘部运动是匀速运动的过程。

^{▲ 肩部运动}

▌结论

本文总结了第一版软件反馈回来之后所遇到的问题。其中原来出现的肩部和肘部运动的问题主要是由于角度传感器读写故障引起的。

■ 相关文献链接:

调试机械臂一体化控制电路：STM32F103控制器初步调试
双轴机械臂调试：步进电机42HS348E,BH32角度传感器，MCU:STC8H1K28
双轴机械臂串口控制命令开发与测试：STM32F103控制板,简易调试命令集合
机械臂底层通信协议说明
角度编码器 ST-3806-15-RS
对于STM32F103三轴机械臂控制器进行基本功能测试-关节角度读取
三关节机械臂控制需求说明压缩文件中的相关文档说明
三关节机械臂上的传感器、执行器与控制板STM32F103连接
对机械臂的肩关节与肘关节编码器连接与设置

※ 附件

1.Python测试程序

#!/usr/local/bin/python
# -*- coding: gbk -*-
#============================================================
# RBCMD.PY                     -- by Dr. ZhuoQing 2021-02-18
#
# Note:
#============================================================from head import *
import serial
from _ast import Or
from serial.serialutil import SerialException#------------------------------------------------------------
sport = serial.Serial()
sport.baudrate = 115200
sport.timeout = 0.05
try:sport.port = 'COM3'
except:printf('Set sport port COM3 error. ')try:sport.open()
except serial.serialutil.SerialException:printf('Open sport port COM3 error.')
else:printf('Open sport port COM3 Ok.')
#------------------------------------------------------------
def rbcmd(cmd, arg):headbyte=0x55tailbyte=0xaacmdframe = cmd.to_bytes(byteorder='little', length=1) + arg.to_bytes(byteorder='little', length=2)sendframe = (headbyte.to_bytes(byteorder='little', length=1) + cmdframe +tailbyte.to_bytes(byteorder='little', length=1))sport.write(sendframe)for i in range(20):time.sleep(0.001)if sport.inWaiting() > 0: breakret = sport.read(100)return ret#------------------------------------------------------------
def rbangle():ret = rbcmd(0x08, 0x0)if len(ret) != 5: return (0, 0)return (ret[0]*0x100 + ret[1],ret[2]*0x100 + ret[3])def rbshoulder(angle):rbcmd(0x1, angle)def rbelbow(angle):rbcmd(0x2, angle)#------------------------------------------------------------
def str2num(strn):if len(strn) > 2:if strn[:2] in '0x 0X'.split():return int(strn[2:], 16)return int(strn)#------------------------------------------------------------
if __name__ == "__main__":if len(sys.argv) < 2:printf("rbcmd cmd arg\a")exit()#--------------------------------------------------------if sys.argv[1] == 'shgoto':argn = str2num(sys.argv[2])printf("Shoulder Angle :%d"%argn)rbshoulder(argn)elif sys.argv[1] == 'elgoto':argn = str2num(sys.argv[2])printf("Elbow Angle :%d"%argn)rbelbow(argn)else:printf("Error command:%s."%sys.argv[1])#------------------------------------------------------------
#        END OF FILE : RBCMD.PY
#============================================================

控制电路板AD工程文件:AD\XQWF\2020\机械臂\F103C82AXES.PcbDoc ↩︎

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三关节机械臂控制命令修改

▌01 机械控制臂

1.简介

2.存在问题

（1）运动不均匀

（2）运动控制需求说明

（3）电路硬件修改

3.修改准备

（1）电气连接¹

（2）软件开发

▌02 基本测试

1.串口控制命令

2.角度读取与设置

3.肩部和肘关节运动

▌结论

※ 附件

1.Python测试程序

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※ 附件

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