基于STM32单片机的三自由度体感仿生机械臂

机械臂是指高精度，多输入多输出、高度非线性、强耦合的复杂系统。因其独特的操作灵活性, 已在工业装配, 安全防爆等领域得到广泛应用。机械臂是一个复杂系统, 存在着参数摄动、外界干扰及未建模动态等不确定性。因而机械臂的建模模型也存在着不确定性，对于不同的任务, 需要规划机械臂关节空间的运动轨迹，从而级联构成末端位姿。

1、1台6轴机械臂-基于STM32单片机的三自由度体感仿生机械臂（原理图+源码+论文）

一、原理：

1、这里只用到了MPU6050的加速度计，没有用到陀螺仪，为什么不用陀螺仪，是因为陀螺仪的温漂太大。然后数据不稳定。

而且没有外接任何模块，（当然也可以外接）。加速度计知道吧！！！就是测加速度的。使用加速度融合出来的角度比较稳定。

2、通信我们一般使用IIC，程序通过《MPU-6000 & MPU-6050产品说明书(中文版).pdf》里面的IIC时序编写，（大概在第8页，10.数字接口的10.3 I2C通信协议）

3、在加速度得配置中有一个寄存器可以配置加速度的量程。我们设置为0，量程为+-2g,也就是该加速度计现在可以测量+-20m/s2。

ADC是16位的，当为2g的时候是65535，-2g的时候是0。

4、然后就是将读取到的数字（其实就是AD转换，模拟信号转换成数字信号），得到具体的数据就可以分析了。

5、这里面如果将模块正常的平放在桌子上面，理想状态下Z轴会读取到大概49152左右的数，(也就是1g左右，重力加速度，当然是有误差的。)

6、然后就是怎么分析了，你要是还想了解一下加速度，就看一下《姿态解算说明（Mini AHRS）.pdf》。

8、对了，还有一个数学公式

这个公式就可以将加速度换成角度

aacx x轴的加速度

aacy y轴的加速度

aacz; z轴的加速度

tempZ = sqrt((aacx * aacx + aacy * aacy)) / aacz;

resZ = atan(tempZ);

res = resZ * 1800 / 3.14;

得到与自然Z轴的角度

二、描述：

由两个发送端组成整个机械臂系统，发送端一图5.7在PCB线路板上设计并焊接集成了STM32F103C8核心板，MPU6050姿态传感器，nRF24L01无线收发器和一个控制机械臂爪子部分夹取功能的按钮。MPU6050姿态传感器输出的并不是角度或者加速度信号，mpu6050内部集成有处理单元DMP数字运动处理器，原始数据经过DMP融合（打包处理）得到四元数，四元数在经过以下的数学公式转换分别转换为x轴，y轴，z轴上的角度，接收端收到数据后，再将角度最终转换为弧度交由机械臂舵机去执行。

2、手机控制机械臂设计方案

本作品是一款由手势控制，并且能够实现快速示教再现的工业机器人，它能够实时跟随手势动作 。具有灵活性强、快速示教再现、可在远程无人工作区无线遥控执行动作。

工作原理：

工作原理是通过在手部穿戴手势控制端控制板，其板载主要包括陀螺仪模块、通讯模块和stm32最小系统。PMU6050陀螺仪模块对手部角度的变化采集，经过单片机对数据进行分析、滤波、转换，然后通过NRF24L01无线模块，将处理好的数据发送给机械臂执行端。执行端根据接收到的数据，转换成脉冲信号发送给步进电机驱动，进而控制机械臂运动。

控制方式及优势：

（1）、机器人具有极速动作规划并重复再现的特点，适应生产任务多变的工作场景。

（2）、手势操作的控制方法学习过程快，几乎不需要培训，节约的编程工人的工资成本，生产线升级速度极快。

产品创新点：

（1）由手势控制，操作方便,灵活性强，稳定性好。

（2）可以远程遥控操作，改善工作状态,不必忍受工作现场恶劣的环境条件。

（3）编程方式简单，操作者无需接受专门培训，且产品更适应多变的工作任务要求、

（4）易于快速指定动作来重复执行。

3、手势识别控制的3D打印机械手-智能性最强的机械手臂

机械手能模仿人手和臂的某些动作功能，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。机械手臂有多种用途，不仅可以安装在机器人身上，也可以给残疾人用来当假肢。这个版本的机械手臂可以采用PC机进行控制，也可以使用手势识别算法来控制。5个手指和手腕均可活动，而且手指关节可以精准定位，进行各种微小角度的开合。该机械手对3D打印机精度要求较高，需要0.1mm精度，达不到此精度的话传动机构会出问题。

手臂硬件用的STM32单片机，代码和PCB都是我自己设计的，速度非常给力，无延迟无卡顿。使用并联臂3D打印机，ABS、PLA塑料进行3D打印。5个手指，每根都可以进行开合，请看视频，每根手指都可以精确运动到任意一个角度，手腕可以进行旋转。可以抓取球，笔，杯子，遥控器等物品。

附件内容包括：

1：机械手臂控制板的威廉希尔官方网站 图和PCB文件

2：机械手臂调试教程、详细组装文档，零件清单，及注意事项

3：机械手臂手势识别上位机以及STM32硬件代码。

4：机械手臂控制每个手指精确开合的机械结构三维图纸模型

4、机械臂开源资料(工程源文件)

我的可打印机械手受到了著名的工业机器人的启发，但是可以打印。

目标是开发一种开放源代码的机器人手臂，以供私人或小型企业使用，并使每个人都可以使用机器人开发。

手臂应举起约2公斤的重量，足以执行日常任务。当前，机器人手臂价格昂贵，体积小，强度低或笨拙。

工业机器人既昂贵又危险，因此不适合在家庭或学校使用。

每个人都可以构建，使用和开发一个开源可打印机器人。

机器人仍然很昂贵且难以操作，但事实不再如此。

残疾人可以使用便宜的3d打印机器人手臂来更好，更独立地管理其日常需求。在危险但不太发达的地方操作。

如果您忘记了钥匙，甚至可以遥控，甚至可以让我们用机器人打开门。

未来的Arm将包括一个移动基地。

5、如何使用四个伺服器制作机械臂

该项目将向您展示如何使用四个伺服器制作机械臂。

硬件组件：

·  跳线（通用）× 1

·  旋转电位器（通用）× 4

·  SG90微伺服电机× 4

·  Arduino UNO和Genuino UNO× 1

软件应用程序和在线服务：

·  Arduino IDE

这个机器人手臂由4个伺服器组成：

·  第一个伺服进行水平扫描

·  其他伺服系统控制机械臂的喷嘴

·  他可以用四个电位器控制。
·  您还可以在Arduino IDE的串行监视器上查看伺服器的角度位置。