一、设计思路
SCARA机械臂包含两个旋转关节,一个直线关节。按照关节放置的位置可以组合为:RRP、RPR、PRR,在实际的工业中常用RRP型。也就是Axis1、Axis2先为旋转轴,Axis3为直线轴。
DIY SCARA设计思路可按照以下步骤完成:
1.仿真设计
1.1 机械臂三维模型设计,初步时可设计出大概的模型,以及装配的各类零配件。
1.2 机械臂模型动力学仿真,可在V-REP中进行动力学仿真及运动学仿真,可设置各关节的最大力矩、获取关节力矩变化以及速度信息。
1.3 重复1、2步骤更新机械臂三维模型,使得机械臂达到一个较好的效果。
2.实物设计
2.1 根据仿真设计的模型,导出机械臂的机械物料清单,以及确定电气物料清单。
2.2 购置或者打印各类物料。
2.3 组装设计的机械臂。
3.驱动代码编写
3.1 仿真时应当完成机械臂的理论分析,此时根据电气控制方式,设计程序工作流程图。
3.2 根据程序工作流程图,编写代码。
3.3 代码下载到控制芯片中,进行机械臂的调试工作。<设定对应的调试效果指标>
4.应用代码编写
4.1 完成驱动代码编写之后,可在驱动代码的基础之上完成,应用代码的编写。
4.2 根据应用需求设计对应的代码,或者增添对应的传感器。
二、驱动代码
对于DIY SCARA机械臂,一般采用步进电机作为驱动单元。因此需要编写步进电机的驱动代码。而后,对于机械臂的运动输入目标点为笛卡尔坐标,需要经过IK转换为关节空间中的一组关节角。
输入 | 函数 | 输出 |
笛卡尔坐标系:目标坐标 | 逆运动学解算 | 关节空间:一组关节角 |
当前关节角、目标关节角、当前关节角速度、目标关节角速度、工作时间 | 轨迹规划<3次曲线> | 关节角规划轨迹 |
旋转角度<Δθ> | 步进电机驱动代码 | 驱动脉冲数 |