6自由度机械手控制手册 V1

6自由度机械手
控制手册
版本：V1
YFROBOT
2015年10月23日
1、了解机械手 (3)
1.1机械手 (3)
1.26自由度机械手简介 (3)
2、机械手安装 (3)
2.16自由度机械手安装 (3)
3、硬件选择 (4)
3.1材料准备与介绍 (4)
3.2材料组合方式选择 (6)
4、连接与调试 (7)
4.1方式1连接与调试 (7)
4.2方式2连接与调试 (8)
4.3方式3连接与调试 (9)
4.4方式4连接与调试 (10)
5、总结 (12)
1、了解机械手
1.1机械手
机械手是能模仿人手和臂的动作功能，用以按固定程序抓取、搬运物件或操作工具的自动操作装置。

它主要主要由执行机构、驱动机构和控制系统三大部分组成。

它可以代替人从事繁重的危险的重复的劳动，即提高了生产效率，又能更好的保证人的安全，所以在工业生产中被广泛应用。

1.26自由度机械手简介
我们这里的机械手仅用于学习与娱乐，不能和工业机械手相提并论的！
下面我们简单介绍下我们的机械手组成部分：1、执行部分-机械手支架2、驱动部分-伺服舵机3、控制部分-控制板或舵机控制器或控制板+舵机控制器4、电源部分-驱动伺服电源+控制部分电源。

2、机械手安装
2.16自由度机械手安装
用户根据购买的机械手类型，选择文档查看：6自由度机械手控制手册V1\机械手安装。

1、圆盘底座6自由度机械手安装
2、非圆盘底座6自由度机械手安装
①②
安装提示：安装过程中注意舵机轴的位置，尽量保持轴在中间位置也就是90度左右，这样可以减少后期的拆卸重装的步骤！
3、硬件选择
3.1材料准备与介绍
玩一个6自由度机械手，需要的材料：
□6自由度机械手支架（必备）
□6个伺服舵机（必备、可选DS3115or996）
□电源（必备）
□控制板、舵机控制器（选择）
□遥控部分-PS2手柄（可选）
3.1.1机械手支架
这里支架就是个机械结构，主体支架都是金属材质的非常可靠。

3.1.2舵机
舵机主要是由外壳、电路板、无核心马达、齿轮与位置检测器所构成，可以根据脉冲信号，精确控制旋转角度。

它需要一个20ms的脉冲信号，其中高电平部分范围一般为0.5ms~2.5ms，间隔2ms，对应舵机旋转角度，如图：
需要提醒的是舵机理论上角度是0~180度，但是实际使用中会发现有些舵机不能达到这个角度（舵机角度旋转到180度时，会出现抖动现象），这是正常的，应该是工艺误差。

在后续的使用过程中应该适当的限制使用的舵机角度范围，例如使用5~175度。

还有比较需要大家注意的是，机械爪的角度活动范围有限（机械结构决定），在调试过程中一定注意，不然很容易烧坏舵机，本人在使用过程中，机械爪的舵机烧坏了2个，都是没注意。

当然其他舵机也一样，但范围相对宽。

舵机店铺内提供了两种选择：DS3115和MG996，相对而言，还是DS3115用起来比较好，价格也不一样。

3.1.3电源
这里我们说的电源指的是舵机供电电源和控制板逻辑电源。

控制板I/O口输出的电流是很小的，而舵机需要的驱动电流远大于它，所以我们需要给舵机外接电源才能驱动它。

我们的机械手用到6个舵机，舵机电压为：DC4.8~6V，工作是峰值电流可以达到2~3A，所以建议购买的电源：DC5V3A电源
控制板电源就不多提了，可以使用USB供电，或者直流电源供电，根据控制板选择合适电源即可。

3.1.4控制板
在下面讲解中，默认都使用arduino UNO R3控制板，其他控制板同理，不做介绍。

Arduino的控制板这里也不做介绍了，资料放给大家，文件查看地址：6自由度机械手控制手册V1\arduino UNO R3资料；百度云盘下载地址：/s/1sjvIq2x。

如果之前没有接触过Arduino的控制板，建议简单学习下，给大家个arduino 教程网址：/portal.php。

如果有兴趣好好学习arduino的话，推荐大家购买arduino学习套件，丰富的元件，让你彻底了解arduino。

购买我们的套件后，在学习arduino过程中如有任何问题，都可以咨询Q2912630748。

3.1.5舵机控制器和上位机软件
首先，32路舵机控制器的资料和上位机软件，资料地址：6自由度机械手控制手册V1\32路舵机控制器。

32路舵机控制器简介：
/thread-2434-1-1.html
上位机软件简介：
上位机软件已给出：6自由度机械手控制手册V1\32路舵机控制器\32路舵机控制软件。

在安装过程中可能会遇到一些问题，同样在软件存放的文件夹中我们给出了解决方案，请阅读：readme.txt文件；解决方案不可能解决所有问题，如有问题，可以反馈到论坛中。

安装软件最好使用win7系统，这样软件安装会更加顺利。

当然您也可以使用其他的上位机软件（可向客服索取，这里就不给出，免得乱）。

这里有个教程帖子，帖子中的视频演示了软件的使用方法，大家可以查看：/thread-11562-1-1.html
3.1.6遥控设备
PS2遥控手柄资料：6自由度机械手控制手册V1\PS2手柄资料V1.4。

PS2手柄使用（遥控小车教程）：/thread-11561-1-1.html
至此软件硬件基本介绍完毕，后面调试中就不重复介绍了，如有疑问，也可以访问：论坛，发帖一起交流讨论。

3.2材料组合方式选择
每个用户用的材料组合方式都不一样，这里给大家列出几种方式，以下组合都包含必备材料（支架、舵机和电源）：
方式1、控制板（UNO/STM32/51等）
方式2、舵机控制器+上位机软件（PC控制舵机动作）
方式3、控制板（UNO/STM32/51等）+舵机控制器
方式4、控制板（UNO/STM32/51等）+舵机控制器+PS2手柄遥控（推荐）
1和2组合方式主要靠控制板程序来控制机械手动作，但程序指令不同；方式1是控制板直接程序控制舵机，方式2则是控制板发送舵机控制器指令，来控制舵机的；3方式是舵机控制器接收电脑上位机软件指令从而驱动舵机执行相应动作；4方式主要是用到了PS手柄，控制板接收手柄遥控指令，转换为舵机控制器可识别指令发送给舵机控制器，从而驱动舵机执行动作！个人这边推荐的是方式4，当然这都要是看您个人需要。

下一章节，我们就来一一介绍每种方式
4、连接与调试
4.1方式1连接与调试
方式一：控制板-UNO R3
第一种使用方式是直接用控制板程序控制舵机，这里我只给出如何连接图，程序大家自行编写，下文也给出了参考网址，利用arduino官方给的库，控制舵机非常方便。

连接示意图：
控制舵机参考教程：
/thread-2234-1-1.html
舵机库语法介绍：
/thread-2259-1-1.html
控制舵机程序虽然简单，但是想要编写出一组动作却比较烦人，需要慢慢一步步调试程序！调试时一定注意舵机的角度范围，谨防舵机卡死，导致烧毁。

方式二：32舵机控制器+上位机软件
该方法比较简单，不需要编程，但是需要使用到电脑，在电脑端安装上位机软件，然后连接到32舵机控制器后，就可以实现实时控制机械手了。

3.1.5中已经为大家介绍了舵机控制器和上位机软件。

下面我们看下如何连接整个电路，才能实现控制：
方式二需要注意的地方：
1、舵机引脚连接到控制板S0~5引脚，这样对应软件，方便使用。

2、出厂模式下（VS1=VS2），舵机供电电源（DC5V3A）只需连接一个。

3、逻辑供电：
□USB数据线供电且通信
□DC7.5~15V外接电源至VIN/GND，通信使用串口通信，这里给出一个无线方案-蓝牙通信：①从模式蓝牙模块+PC蓝牙②从模式蓝牙模块+主模式蓝牙模块+USB转TTL模块
按照上面的方式连接好后，我们就可以实现电脑软件控制机械手了，这里还需要提醒下，出厂模式下默认波特率为115200。

下面给个视频地址-上位机软件控制机械手，视频中就是使用了蓝牙模块无线通讯：点击查看。

提示：舵机不要一股脑都插上去，建议一个个调试。

方式三：控制板UNO R3+舵机控制器
如果你玩过方式二的组合，或者仔细学习过32路舵机控制器的话，该方式就比较好理解了，其实就是将方式二中的电脑替换为控制板，方式二中电脑发送指令，现在改为控制板发送指令，这个控制板发送的指令和电脑发送的相同，但和方式一不同。

如果你直接玩这种接法，需要看下3.1.5中舵机控制器简介。

这样有助于更好的编写arduno程序。

首先同样，我们看下如何连接电路：
方式三需要注意的地方：
1、UNO R3和32路舵机控制器连接时TXD/RXD需要交叉连接。

2、除了直接连接外还可以各接一个蓝牙模块，实现无线通讯（有点破费）。

3、如果UNO单独供电，需要连接共地线。

按照上面的方式连接好后，我们就可以实现电脑软件控制机械手了，这里还需要提醒下，出厂模式下默认波特率为115200。

下面我们编写了一个控制程序：servoControl（地址：6自由度机械手控制手册V1\arduino程序(方式三)）。

程序只是参考作用，不可以直接烧写上电测试，每个机械手安装有误差，所以机械手程序请自行调试编写。

可以先用软件输出动作组，然后写到arduino程序中去。

提示：舵机不要一股脑都插上去，建议一个个调试，尤其是机械爪子的调试。

方式四：控制板UNO R3+舵机控制器+PS2手柄遥控
该方式在方式三的基础上加上了手柄遥控设备，当然和方式三中的程序也不一样的。

我们直接看下如何连接电路：
相关注意事项参考方式三，建议先学会使用手柄，手柄测试程序：PS2手柄测试例程（地址：6自由度机械手控制手册V1\arduino程序(方式四)\PS2手柄测试例程），在使用程序前需要将PS2库文件放置到arduino IDE安装目录下的library文件夹中，例如：
D:\Program Files\Arduino\arduino-1.6.4-windows\arduino-1.6.4\libraries Arduino库压缩文件：arduino程序(方式四)\PS2arduino库文件。

使用手柄测试程序测试手柄功能，接收按图中连接，带手柄和接收器都亮灯，便是连接成功，程序串口打印按键响应，测试完成！
我们也提供了一个，控制机械手的程序：PS2手柄控制机械手例程（地址：6自由度机械手控制手册V1\arduino程序(方式四)\PS2手柄控制机械手例程）。

控制机械手程序键值控制说明：
上和左摇杆Y轴负方向---舵机角度增加
下和左摇杆Y轴正方向---舵机角度减小
左和左摇杆X轴负方向---脉冲增量减小(5-20)
右和左摇杆X轴正方向---脉冲增量增加(5-20)
方---选择舵机0并查询舵机位置（脉冲宽度pw）
叉---选择舵机1并查询舵机位置（脉冲宽度pw）
圈---选择舵机2并查询舵机位置（脉冲宽度pw）
三角---选择舵机3并查询舵机位置（脉冲宽度pw）
R2---选择舵机4并查询舵机位置（脉冲宽度pw）
L2---选择舵机5并查询舵机位置（脉冲宽度pw）
提示：舵机不要一股脑都插上去，建议一个个调试，尤其是机械爪子的调试。

5、总结
玩机械手过程中，前面的组装过程没有什么大问题，安装错了可以拆下重新安装，但只要准备上电了，就一定要注意！
每个章节都提示大家，调试舵机最好一个个调，然后做记录，记录每个舵机的范围值。

这样在后续的只用中都会用到，最关键的是，这样做可以避免因为误操作导致舵机的烧毁！
使用电源时，请注意安全！
在产品调试过程中如有任何问题，可以联系我们！
联系方式：
Q2912630748
旺旺客服：yfrobot:技术售后02
邮箱：finalvalue@
论坛：。