【华为云技术分享】40多元成本制作基于Arduin的随动四轴机械臂，机械臂实现步骤记录、复现等功能

【摘要】 Arduin随动四轴机械臂，机械臂实现步骤记录、复现等功能；主要原材料元器件有：电位器 * 4、9g舵机 * 4、轻触开关 * 1、Arduin UNO * 1、热熔胶、杜邦线多根（建议用质量好的杜邦线）、连接用的木棍（可以用其他代替）。

制作这个机械臂是导师留下的作业，任务要求是夹取印章，然后在指定的地方盖章。程序要求能记录步骤，并且复现出来。

先大概看下丑陋的成品：

说实话确实很丑，因为临近毕业了，事情又多，没时间搞那么好看了

原材料

电位器 * 4

9g舵机 * 4

轻触开关 *  1

面包板 * 1

Arduin UNO * 1

热熔胶

杜邦线多根（建议用质量好的杜邦线）

连接用的木棍（可以用其他代替）

然后用热熔胶连接成下图的样子：

这样就可以做成随动机械臂了，但是后来因为用电烙铁把电位器管脚连接起来后接触不良，原因是电烙铁的温度使电位器的连接处发生变形，导致的接触不良。随后就拆掉了，也没心思搞了，最后就变成一开始的样子了。

电路连接图如下：

最终的成品：

老师布置的任务要求是夹取印章，然后在指定的地方盖章。程序要求能记录步骤，并且复现出来。

为了节约成本，我只用了一个按键

按键功能：（按几次板子上的灯也相应的会闪烁几次，长按会快速闪烁4次）

         按1次：按顺序记录步骤n；

         按2次：复现（把刚刚记录的步骤重复一遍）；

         按3次：暂未定义；

         长按1秒：清除记录的所有步骤。

下面我把自己写的代码贴出来（自己研究一下吧）：

#include <Servo.h>                    //舵机头文件
#include <stdio.h>           
#include <string.h>
#include <MsTimer2.h>            //定时器库的 头文件，需添加对应的头文件才可使用，文件放在尾端资源处，自行下载
 
Servo myservo1;                                  // 创建一个伺服电机对象1
Servo myservo2;                                  // 创建一个伺服电机对象2
Servo myservo3;                                  // 创建一个伺服电机对象3
Servo myservo4;                                  // 创建一个伺服电机对象4
 
#define Servo_Num 4         //自定义舵机个数
#define STEP 30             //自定义最大记录步数
#define KEY 2               //定义多功能按键管脚
#define Step_time 15        //定义步骤复现时舵机改变1度的时间，单位：ms
 
int dianweiqi1 = 0;
int dianweiqi2 = 0;
int dianweiqi3 = 0;
int dianweiqi4 = 0;
 
unsigned int step_num = 1;   //定义已走步数变量
unsigned int flag = 0;       //定义按键次数标志位
unsigned int key_num = 0;    //按键次数
 
unsigned char Step_Receive [ STEP + 1 ][ Servo_Num ] = {0}; //定义储存步数，初始化为0，最多存储STEP步
 
//函数声明
void Servo_Read();
void Blink(int i);
void slow_Step(int i);
 
 
void setup()
{
  pinMode(KEY,INPUT_PULLUP);        //初始化按键，上拉输入
  pinMode(LED_BUILTIN, OUTPUT);      //初始化LED灯
 
  myservo1.attach(6);                     // 爪
  myservo2.attach(9);                     // 小臂舵机
  myservo3.attach(10);                     // 大臂舵机
  myservo4.attach(11);                     // 底座旋转
 
  MsTimer2::set(700, RT);       // 中断设置函数，每 700ms 进入一次中断
 
}
 
 
 
void loop()
{
 
  dianweiqi1 = analogRead(0);                          //读取A0口模拟量
  dianweiqi1 = map(dianweiqi1, 0, 1023, 180, 0);       //将模拟量转换为0~180之间的数值
  myservo1.write( dianweiqi1 );
 
  dianweiqi2 = analogRead(1);
  dianweiqi2 = map(dianweiqi2, 0, 1023, 0, 180); //这样更改值会使舵机反着转
  myservo2.write( dianweiqi2 );
 
  dianweiqi3 = analogRead(2);
  dianweiqi3 = map(dianweiqi3, 0, 1023, 180, 0);
  myservo3.write( dianweiqi3 );
 
  dianweiqi4 = analogRead(3);
  dianweiqi4 = map(dianweiqi4, 0, 1023, 0, 180);
  myservo4.write( dianweiqi4 );
 
  Scan_KEY();                                              //按键扫描
  if(key_num > 0)
  {
    if( flag == 0 && key_num == 1 )   //按一次记录步骤
    {
      Blink(key_num, 400);
      Servo_Read();
      key_num = 0;
    }
 
    else if(flag == 0 && key_num == 2)//按两次记录复现
    {
      Blink(key_num, 400);
      Servo_Step_recur();
      key_num = 0;
    }
 
    else if(flag == 0 && key_num == 3)//按三次循环复现
    {
      Blink(key_num, 400);
      key_num = 0;
    }
 
    else if(flag == 0 && key_num >= 4)//长按清除记录步骤
    {
      memset( Step_Receive, 0, sizeof(Step_Receive) / 4 );
      step_num = 1;                   //步数记录回到第1步
      Blink(key_num, 200);            //LED灯闪烁4次
      key_num = 0;
    }
  }
 
}
 
 
void RT()   //中断函数
{
  flag = 0;
  MsTimer2::stop();                                   //停止计时
}
 
void Scan_KEY()                                      //按键扫描
{
  if( digitalRead(KEY) == 0 )         //查看按键是否按下
  {
    delay(80);                                 //延时80ms，去抖动 
    if( digitalRead(KEY) == 0 )       //查看按键是否按下
    {
      key_num++;
      flag = 1;
      MsTimer2::start();                //启动定时器
     
      while(digitalRead(KEY) == 0)  //松手检测,若超过700ms未松手，则判断为长按
      {
        delay(10);
        if( key_num == 1 && flag == 0 )
        {
          key_num = 4;
        }
      }
    }
   
  }
 
}
 
void slow_Step(int i)
{
  int j = 0;
  int arr[Servo_Num + 1] = {0};
  int arr_temp[Servo_Num + 1] = {0};
 
  //如果是第一步，则记录现在的位置，作为对比
  if(i == 1)
  {
    Step_Receive[i - 1][0] = dianweiqi1;
    Step_Receive[i - 1][1] = dianweiqi2;
    Step_Receive[i - 1][2] = dianweiqi3;
    Step_Receive[i - 1][3] = dianweiqi4;
  }
 
 
  //与上一步对比，缓慢前进
  for(j = 0; j < Servo_Num; j++)
  {
    if( Step_Receive[i][j] - Step_Receive[i - 1][j] > 0 )
    {
      arr[j] = 1;
      arr_temp[j] = 1;
    }
   
    else if( Step_Receive[i][j] - Step_Receive[i - 1][j] < 0 )
    {
      arr[j] = -1;
      arr_temp[j] = -1;
    }
    else
    {
      arr[j] = 0;
      arr_temp[j] = 0;
    }
  }
 
  while( ( (Step_Receive[i - 1][0] + arr[0]) != (Step_Receive[i][0]) ) ||
         ( (Step_Receive[i - 1][1] + arr[1]) != (Step_Receive[i][1]) ) ||
         ( (Step_Receive[i - 1][2] + arr[2]) != (Step_Receive[i][2]) ) ||
         ( (Step_Receive[i - 1][3] + arr[3]) != (Step_Receive[i][3]) ) )    
  {
 
    myservo1.write( Step_Receive[i - 1][0] + arr[0] );
    if( (Step_Receive[i - 1][0] + arr[0]) != (Step_Receive[i][0]) ){
      arr[0] += arr_temp[0];
      }
   
    myservo2.write( Step_Receive[i - 1][1] + arr[1] );
    if( (Step_Receive[i - 1][1] + arr[1]) != (Step_Receive[i][1]) ){
      arr[1] += arr_temp[1];
      }
     
    myservo3.write( Step_Receive[i - 1][2] + arr[2] );
    if( (Step_Receive[i - 1][2] + arr[2]) != (Step_Receive[i][2]) ){
      arr[2] += arr_temp[2];
      }
     
    myservo4.write( Step_Receive[i - 1][3] + arr[3] );
    if( (Step_Receive[i - 1][3] + arr[3]) != (Step_Receive[i][3]) ){
      arr[3] += arr_temp[3];
      }
     
    delay(Step_time);
  }
 
}
 
 
void Servo_Step_recur()//舵机步骤复现
{
  int i = 0, j = 0;
  for(i = 1; i < step_num; i++)
  {
    slow_Step(i);
//    for(j = 0; j < 1; j++)//循环多次，让舵机接收PWM波持续一段时间
//    {
//      myservo1.write( Step_Receive[i][0] );
//      myservo2.write( Step_Receive[i][1] );
//      myservo3.write( Step_Receive[i][2] );
//      myservo4.write( Step_Receive[i][3] );
//    }
//    delay(1000);//等待舵机到位
  }
 
}
 
 
 
void Servo_Read() //读取脉冲值
{
  Step_Receive[step_num][0] = dianweiqi1;
  Step_Receive[step_num][1] = dianweiqi2;
  Step_Receive[step_num][2] = dianweiqi3;
  Step_Receive[step_num][3] = dianweiqi4;
  if (step_num < STEP)
  {
    step_num++;
  }
  else{
    Blink(15, 100);//超过最大记录步数 LED灯闪烁1.5s
    }
}
 
void Blink(int i, int j ){    //闪烁灯程序,i为闪烁次数，j为闪烁间隔 单位ms
    for(; i > 0; i--)
    {
      digitalWrite(LED_BUILTIN, HIGH);   // turn the LED on (HIGH is the voltage level)
      delay(j);                       // wait for a second
      digitalWrite(LED_BUILTIN, LOW);    // turn the LED off by making the voltage LOW
      delay(j);     
    }// wait for a second
  }

MsTimer2.zip

作者：Micah