▌01 机械臂控制需求

先驱威锋公司的小吕（微信号：南天）发送过来机械臂控制需求说明文档，其中包括有：

01机械臂当前需求以及后续开发需求.docx
02机械臂测试说明.docx
03机械臂定位方案2.0.pdf
机械臂底层通信协议说明（V0.1.3）.docx

相应文件存储在：
D:\zhuoqing\DesignCenter\XQWF\2021\机械臂控制需求文档

▌02 机械臂当前需求以及后续开发需求

版本：V 0.2.0
编辑：吕俊飞
时间：2021年1月25日

一、当前开发需求

1.1 说明：

考虑到年前要把测试数据和测试报告完成；因此当前机械臂首要开发需求是，希望机械臂能够准抓取杯子，并放置到指定位置。故要求机械臂能够满足以下需求：

1）大臂小臂准确定位初始位置；
2）大臂小臂运行平稳；
3）大臂小臂控制参数希望为绝对角度（例如：-2000~2000）；
4）能够获取角度参数，用于手动定位，烧杯抓取；

1.2 控制要求：

1.2.1 当前问题分析

运动控制没有给初始位置指令，或者原点复位指令。
没有获取当前坐标位置指令，没有停止指令。
肩部运行明显分两步走动。
抓手控制不太正常，具体参考视频。
控制参数不是绝对坐标。而是类似相对步数。

^{▲ 机械臂综合测试台}

1.2.2 通信指令修改

（1）增加指令

通信数据帧可以用当前测试版本，但希望加入以下基本指令：

命令名称	说明	备注
系统急停指令	机械臂运动过程中停止指令
系统复位指令	大臂小臂恢复到初始位置
获取当前位置参数指令	获取大臂小臂抓手当前角度值	可以参考第一版机械臂位置，方便定位和校准

（2）完善指令

命令名称	说明	备注
机械臂上下运动	希望添加位置和速度参数	希望位置和速度控制
设置肩部角度	希望添加速度参数，位置改为绝对角度	添加速度控制
设置肘部角度	希望添加速度参数，位置改为绝对角度	添加速度控制

（3）控制优化

肩部、肘部运行控制优化，不应该分两步完成一个指令。
目前设备抓手运行不正常，参考视频（仅抖动，不抓取），希望调整。

二、后续开发需求

2.1 说明：

为了方便机械臂接入高精度光热电位分析仪系统中，希望机械臂能够使用之前约定的基本通信协议。

在成功抓取一个杯子后，下一步工作需要根据样品托盘，反馈的托盘位置和规格，计算出目标烧杯的位置，然后进一步规划运行轨迹。所以烧杯定位算法，以及轨迹规划算法要协助实现；

2.2 要求：

开发要求	说明	备注
通信协议优化	参考《机械臂底层通信协议说明》	实现底层协议
烧杯滴定算法协助	参考《机械臂滴定位方案2.0》	帮忙分析方案是否合理

▌03 机械臂测试说明

1.测试背景

根据 双轴机械臂串口控制命令开发与测试：STM32F103控制板,简易调试命令集合给出的控制通讯命令说明进行了相应控制测试。

测试界面如下：

^{▲ 机械臂测试控制界面}

2. 问题分析：

（一）运动控制没有给初始位置指令，或者原点复位指令。

（二）没有获取当前坐标位置指令，没有停止指令。

（三）肩部运行明显分两步走动。

（四）抓手控制不太正常，具体参考视频

（五）参数范围不是绝对坐标。而是类似相对步数。测试得到肩部中点步数为15175（即设定该步数后，肩部不动，大于向右动，小于向左动），肘部中点步数为7430。

（六）根据中点步数，更改控制软件，如上图测试上位机。运行参数是相对位置控制，例如每次点击肩部设定100，为100+15175后运行。如下图：

^{▲ 测试程序界面}

▌04 机械臂定位方案2.0

1.目标：

实现机械臂长短臂理论范围内，任意位置的定位。

2.定位方案

（1）基本思路：如图，假设机械臂原点为B,目标点位C（C2）.则在二维坐标中BC 距离a 是唯一确定的。则寻找任意位置可以分为两步走:

第一步，移动小臂由A0CO 移至从A1C1 使BC1 = BC2 = a；
第二步，移动大臂由BA0(A1)至BA2，使C1 落在C2 点，即pw_1 的目标位置。

^{▲ 定标方案示意图}

注：

▌结论

上述文件存储在：

D:\zhuoqing\DesignCenter\XQWF\2021\机械臂控制需求文档

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