基于Arduino的可学习机械臂制作 附代码

本帖最后由 cj52 于 2019-4-19 00:06 编辑

前段时间在知乎上看到有用Arduino做机械臂的，自己也做了一个来玩玩。
基本原理很简单，就是电位器（蓝白可调电阻）来控制舵机。
制作2个机械臂，从机械臂的关节处用电位器接合，主机械臂用舵机，将电位器的电压与舵机的角度相映射就能让舵机与电位器同步运作。
学习的具体内容见代码，基本上就是记录学习过程中的几个主要动作，然后根据这些主要动作来模糊推测大动作之间的小动作。

制作出来的实物图如下：


视频效果自取链接：https://pan.baidu.com/s/1gRzXL1DkdWBaYyxTWxKEyA   提取码：g9su
                    https://pan.baidu.com/s/1ngaNVAzMBjx2wjF1jojfbw   提取码：2vh6
                    https://pan.baidu.com/s/1vqZn4FpYyzftkw7iwNzFrA   提取码：cndx
第二个视频中主机械臂出现突变是因为从机械臂的电位器接触不良。
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Arduino源程序如下:

#include< Servo.h>
Servo servo_0;  //定义4个舵机
Servo servo_1;
Servo servo_2;
Servo servo_3;
int sensorPin0 = A0;  //电位器阻值输入口
int sensorPin1 = A1;
int sensorPin2 = A2;
int sensorPin3 = A3;
int SensVal_0;
int SensVal_1;
int SensVal_2;
int SensVal_3;
boolean playmode = false;  //设置运行模式，初始化为学习
float angle0[30];// 存储底座舵机动作的数组，最多存30个
float angle1[30];//手臂舵机角度数组
float angle2[30];//手掌舵机角度数组
float angle3[30];//夹子舵机角度数组
float dif[4],temp[4];// 差分值与中间数组

int i,j,k,stepsMax,num=0,key_value,num1=0,del;
void setup() {
   // put your setup code here, to run once:
   pinMode(4, INPUT);  // 键盘输入口
   servo_0.attach(6); // 连接舵机
   servo_1.attach(9);
   servo_2.attach(10);
   servo_3.attach(11);
   Serial.begin(115200);
}
void loop()
{
   // put your main code here, to run repeatedly:
   if(playmode == false)     //学习模式
   {
   SensVal_1 = analogRead(sensorPin1); //读取电位器阻值
   //Serial.println(SensVal_1);
   SensVal_1 = map(SensVal_1, 0, 1024, 500, 2500);//将电位器阻值与舵机角度映射，实现两个机械臂的同步
  
   SensVal_0 = analogRead(sensorPin0);
   //Serial.println(SensVal_0);
   SensVal_0 = map(SensVal_0, 0, 1024, 500, 2500);
  
   SensVal_2 = analogRead(sensorPin2);
   //Serial.println(SensVal_2);
   SensVal_2 = map(SensVal_2, 0, 1024, 500, 2500);
  
   SensVal_3 = analogRead(sensorPin3);
     //Serial.println(SensVal_3);
   SensVal_3 = map(SensVal_3, 0, 1024, 500, 2500);
  
   servo_0.writeMicroseconds(SensVal_0); //控制主机械臂跟随从机械臂运行
   servo_1.writeMicroseconds(SensVal_1);
   servo_2.writeMicroseconds(SensVal_2);
   servo_3.writeMicroseconds(SensVal_3);
   }
   else       //运行模式
   {
     for(i=0;i<num;i++)
     {
       temp[0]=angle0;   //暂存当前动作角度值
      temp[1]=angle1;
       temp[2]=angle2;
       temp[3]=angle3;
       j=i+1;           //指向下一个动作
       if(j==num) j=0;
       dif[0] = abs(angle0[j]-angle0);     //下一动作与当前动作做差分
       dif[1] = abs(angle1[j]-angle1);
       dif[2] = abs(angle2[j]-angle2);
       dif[3] = abs(angle3[j]-angle3);
      
       stepsMax = max(dif[0],dif[1]);       //找出最大差分值
       stepsMax = max(stepsMax,dif[2]);
       stepsMax = max(stepsMax,dif[3]);
       //将两个动作分为最大差分值个小动作，即用每个舵机的差分值除以最大差分值
       if (angle0[j]< angle0) dif[0] = 0-dif[0]/stepsMax; else dif[0] = dif[0]/stepsMax;
       if (angle1[j]< angle1) dif[1] = 0-dif[1]/stepsMax; else dif[1] = dif[1]/stepsMax;
       if (angle2[j]< angle2) dif[2] = 0-dif[2]/stepsMax; else dif[2] = dif[2]/stepsMax;
       if (angle3[j]< angle3) dif[3] = 0-dif[3]/stepsMax; else dif[3] = dif[3]/stepsMax;
      
       for(k=0;k<stepsMax;k++)   // 运行至下一大动作
       {
       //Serial.println("stepin");
       angle0 += dif[0];   //运行到下一小动作
       angle1 += dif[1];
       angle2 += dif[2];
       angle3 += dif[3];
      
       servo_0.writeMicroseconds(angle0);
       servo_1.writeMicroseconds(angle1);
       servo_2.writeMicroseconds(angle2);
       servo_3.writeMicroseconds(angle3);
       delay(1);
       }
       //Serial.println("stepout");
       angle0=temp[0];         //返回暂存的动作值
       angle1=temp[1];
       angle2=temp[2];
       angle3=temp[3];
     }
   }
   //Serial.println(digitalRead(4));
   Button();   //按键检测
}
void Button() //按键检测
{
   if (digitalRead(4) == true)
   {
   delay(20);           //消抖
   if (digitalRead(4) == true)
   {
       key_value = 1;
       delay(1000);
       if(digitalRead(4) == true) key_value = 2; //长按进入运行模式
   }
   }
  
   if ((key_value == 1)) // 记录舵机当前位置
   {
    
     angle0[num1]=SensVal_0;
     angle1[num1]=SensVal_1;
     angle2[num1]=SensVal_2;
     angle3[num1]=SensVal_3;
     num1++;               //指针加1
     key_value = 0;
     playmode = false;
   }
   else if (key_value == 2)
   {
     num = num1;           //取出动作的总数
     num1=0;             //为下一次学习做准备
     playmode = true;       //运行模式
     key_value = 0;
   }
}

本帖最后由 cj52 于 2020-1-30 10:52 编辑

有问题的代码是因为那些数组后面少了下标i,这个论坛的编辑器把i识别成斜体变换了,所以有问题的代码后面都是斜体，而且i不见了，改动只需要在angle0 angele1等这些数组后面加上方括号，里面再加上i即可

今天学会了回复图片和文件。。。所以在这里回复下面有同学要的接线图 附软件流程图和当时实验报告 哈哈哈哈

作者自己测试过该代码吗?

float angle0[30];  编译出错?  

测试过  刚又编译了一次 没有问题啊

厉害！我对自制机器人的理解还处在MATLAB阶段。。。

问题，同一楼编译出错

数组不能复制

加我好友qq   1595141562  
我刚刚改了一下代码，就好了。

改动的哪里代码啊 ?

改到哪里了？可以把改的地方再发一次吗？谢谢。。。

动手能力真强啊，底座感觉太单薄了，保持平衡会有问题

作者你好请问能私聊问你些事情吗？

Arduino:1.8.9 (Windows 7), 开发板："Arduino/Genuino Uno"

The sketch name had to be modified.
Sketch names must start with a letter or number, followed by letters,
numbers, dashes, dots and underscores. Maximum length is 63 characters.

C:\Users\Administrator\Documents\Arduino\jiqibi_xuexi_001\jiqibi_xuexi_001.ino: In function 'void loop()':

jiqibi_xuexi_001:63:16: error: cannot convert 'float [30]' to 'float' in assignment

       temp[0]=angle0;   //暂存当前动作角度值

           ^

jiqibi_xuexi_001:64:16: error: cannot convert 'float [30]' to 'float' in assignment

       temp[1]=angle1;

           ^

jiqibi_xuexi_001:65:16: error: cannot convert 'float [30]' to 'float' in assignment

       temp[2]=angle2;

           ^

jiqibi_xuexi_001:66:16: error: cannot convert 'float [30]' to 'float' in assignment

       temp[3]=angle3;

           ^

In file included from sketch\jiqibi_xuexi_001.ino.cpp:1:0:

jiqibi_xuexi_001:69:32: error: invalid operands of types 'float' and 'float [30]' to binary 'operator-'

       dif[0] = abs(angle0[j]-angle0);     //下一动作与当前动作做差分

                       ^

D:\A

请把改动的发一下吗？  谢谢

改到哪里了？可以把改的地方再发一次吗？谢谢

可以啊

本帖最后由 cj52 于 2020-1-29 16:42 编辑

先跟你道个歉，上次我说测试没问题是因为我用的是我电脑中的代码测试，没有用这里的代码。快一年没有上这个论坛了，今天上来发现有很多朋友都说这个问题，我把这里的代码复制过去编译，发现确实有问题。不知道怎么从电脑上传到这里就漏了一些东西，就是数组名后面的下标掉了，错误的地方就变成了把数组名（也就是指针）赋给float变量，所以出错了，改动只需在数组名（angle0,angle1,angle2,angle3）后面加上下标即可

快一年没有上到这个论坛了，今天闲来无事登上来才发现这个帖子都有4000多的浏览了，有点小激动。看到很多朋友都说有编译问题，才把这里的代码复制来测试了一遍找到了问题所在，错误的具体原因和改动方法已经回复在一楼了，有需要的朋友可以看看

已经在一楼回复了

问题已经回复在一楼，谢谢

已经回复在一楼，谢谢

已经回复在一楼，谢谢

up主你好，我把数组名都改了，下载了不能跟着电位计随动，只能长按按键的时候才能随动，能不能解答一下，谢谢

程序编译时没问题了，只是下载到板子里不能随动，麻烦解答一下，谢谢

你好，请问问题解决了吗，能分享一下资料吗？

接线图可以发一下吗？请问

建议上传到优酷,方便观看

这个操作方式挺新奇的

可以啊 但我不知道怎么回复图片。。。

哈哈哈 我会回复图片了 已经回复在一楼

没有呢

已经按照你说的添加了下标了，编译也没有问题，但现在不按按键，舵机根本就不能随动

接线对不对？ 滑动变阻器是不是没有引入AD口？因为蓝白可调电阻从最小的阻值到最大的阻值刚好转了一圈，所以随动的原理是将蓝白可调电阻作为角度传感器，把它的阻值与旋转角度对应起来，通过AD采样电阻上的电压，就知道大概转了多少角度，然后把这个角度换算成舵机的PWM值，再去控制舵机，这样就能随动了。你可以先自己写一小段代码在面包板上测试一下，用一个滑动变阻器来控制一个舵机旋转，我觉得这个挺有意思的。。可以发散到其他许多地方，比如远程控制等，你不妨也拓展拓展，做一些有意思的东西，不必拘泥于这一个机械臂。

好的，谢谢啦

初来咋到，请多关照，向大师们致敬！

按键没接对哦，要用微动按键，你可以把  Serial.println(key_value);   这句加一下。就可以知道你按键对不对了。

好厉害，支持支持

楼主好厉害

大佬能加一下你QQ吗请教按键问题，为神魔串口监视器一直读出来按键值是1，一直按着才是0.

大佬你用的按键是哪种按键，