基于labview上位机控制的6自由度机械臂_labview 机械臂

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?

• 项目中解决的问题

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。

• 做题思路

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。

• 程序设计及实现

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。

• 程序框图

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。