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CSDN话题挑战赛第2期
参赛话题:学习笔记
学习之路,长路漫漫,写学习笔记的过程就是把知识讲给自己听的过程。这个过程中,我们去记录思考的过程,便于日后复习,梳理自己的思路。学习之乐,独乐乐,不如众乐乐,把知识讲给更多的人听,何乐而不为呢?
提示:使用LabVIEW设计实现基于Arduino的6自由度机械臂控制。本节中设计的机械臂控制主要演示Arduino在多自由度Servo控制中的应用,并未包含复杂的轨迹生成及控制算法的实现。当然,LabVIEW软件本身非常强大,可以完成一些复杂的控制算法。
提示:Arduino Uno 、6自由度机械臂。因为舵机驱动需要较大电流,而且要同时驱动6个舵机,仅使用USB供电将无法满足驱动6个舵机的需求,所以Arduino V5I/O扩展板要使用外部电源供电,来驱动舵机工作。
多自由度机械臂的6个舵机分别控制爪子抓放、腕部旋转、腕部上下、肘部上下、臂部上下和臂部旋转,这些部位的舵机按照从爪子到塔台的顺序,分别通过控制线接到舵机控制板的通道上,通道编号为M6、M5、M4、M3、M2、M1,所有舵机在安装前要调整到90°。
多自由度机械臂上的6个舵机都支持180°转角,舵机的转动角度是通过调节PWM(脉冲宽度调制)信号的占空比来实现的,标准PWM信号的周期固定为20ms(50Hz),脉宽在500~2500μs之间,脉宽和舵机的转角相对应。
提示:6自由度机械臂可以使用两种模式进行控制,一种模式为手动(Manual)模式;另外一种模式为自动(Auto)模式。在进行机械臂控制之前要先进行模式选择。在手动模式中,可以通过手动单击前面板上6个舵机对应的按钮控件来控制舵机的转动,从而控制机械臂动作。
在自动模式中,可以通过程序设定的包含6个舵机参数的数组来控制机械臂动作。6个舵机的参数组成一个簇,再建立一个这样的簇的数组,就可以通过在数组中按顺序输入6个舵机的参数来控制机械臂一步一步的动作。当参数都输入完成以后,单击start按钮,控制机械臂动作开始。
提示:程序框图如图所示
,程序最开始进行Arduino资源的初始化及6个舵机的配置,配置完成后弹出模式选择界面,模式选择完成后进入while循环,while循环中设计了一个状态机结构,分别有三个状态:初始化(Init)状态、手动控制(Manual)状态和自动控制(Auto)状态。程序进入while循环后首先进入初始化状态,在初始化状态中设置6个舵机的初始状态,设置完成后根据之前选择的模式进入手动状态或者自动状态。在手动状态中,根据用户对前面板按钮单击的事件结构来控制6个舵机的动作;在自动状态中,根据用户设置的6个舵机参数的数组来控制机械臂的动作。
-总结
控制舵机也可用定时器4的通道1生成一个周期为20ms、占空比可调节的PWM波来驱动航模上的舵机。实现方法将采用两种编程方式:基于VI的PWM驱动组合和基于Elemental I/O的驱动实现。
程序启动运行后,按住主VI前面板上的圆形仪表盘指针左右拖动,生成不同轴转角下的PWM波形,驱动舵机跟随圆盘指针左右摆动。PWM实验中并没有涉及中断子VI的编写,因此,实现多路PWM输出相对比较简单。需要提醒的是:在利用定时器实现多路并行PWM输出时,需要利用STM32的重映射功能,尽可能地将所有的物理引脚错开,这样才能最大限度地使用定时器的每个通道输出多路PWM。
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