最近在抽时间集中整理之前做过的东西，有纯粹入门学习的、课程设计的、老师项目的、帮忙同学的、业余瞎搞的、毕业设计的（自己和“他人”）、之前在破产公司搞的，所以难度质量啥的参差不齐，一些半成品残次品正在考虑要不要整理，都算上预计这个系列能更六七十篇吧

这次这个没怎么参与，属于帮同学的，舍友赵硕搞的，他现在转java了。所以只有当时给整理的文档，具体工程忘保存了，有需要的可以去他博客管他要哈哈

1. 机械臂的概述

1.1 研究背景、简介及意义

机械臂是传统的机械结构学结合现代电子技术、电机学、计算机科学、控制理论、信息科学和传感器技术等多学科综合性高新技术产物，它是一种拟生结构、高速运行、重复操作和高精度机电一体化的自动化设备。

机械臂是模仿人手的动作，按照给定程序、轨迹和要求能实现自动抓取、搬运的机械装置。在实际生产中，机械臂可以提高生产的机械臂可以提高自动化水平和实际生产效率，可以减轻劳动强度、保证产品质量、实现安全生产。尤其在高温、高压、低温、低压、粉尘、易爆、有毒气体及放射性等恶劣环境下，它能代替人正常工作，意义更为重大，随着生产的发展，功能和性能的不断改善和提高，在机械加工、冲压、锻、铸、焊接、热处理、电镀、喷漆、装配、轻工业及交通运输等领域得到越来越广泛的应用。

近年来机械臂在工厂自动化改革中发挥着巨大的作用，代替人处理一些重复性，精密性、高工作负荷的工作，大大加快了生产效率，缩减了生产周期。如汽车自动化生产线中机械臂的无缝焊接，钢厂里的钢材分拣机器人的搬运打捆，都用到了机械臂。

图3-1

3.1.3复位电路

STM32采用上电复位，其电路如图2所示，只要在RST复位输入引脚上接一电容至Vcc端，下接一个电阻到地即可。对于CMOS型单片机，由于在RST端内部有一个下拉电阻，故可将外部电阻去掉，而将外接电容减至1μF。上电复位的工作过程是在加电时，复位电路通过电 容加给RST端一个短暂的高电平信 ，此高电平信 随着Vcc对电容的充电过程而逐渐回落，即RST端的高电平持续时间取决于电容的充电时间。为了保证系统能够可靠地复位，RST端的高电平信 必须维持足够长的时间。上电时，Vcc的上升时间约为10ms，而振荡器的起振时间取决于振荡频率。在图2的复位电路中，当Vcc掉电时，必然会使RST端电压迅速下降到0V以下，但是，由于内部电路的限制作用，这个负电压将不会对器件产生损害。另外，在复位期间，端口引脚处于随机状态，复位后，系统将端口置为全“l”态。如果系统在上电时得不到有效的复位，则程序计数器PC将得不到一个合适的初值，因此，CPU可能会从一个未被定义的位置开始执行程序。

表3-1NRF24L01引脚功能

图3-3无线模块与单片机连接图

3.2.3无线模块与单片机之间的通信-SPI

SPI 接口一般使用 4 条线通信： MISO 主设备数据输入，从设备数据输出。MOSI 主设备数据输出，从设备数据输入。SCLK 时钟信 ，由主设备产生。CS 从设备片选信 ，由主设备控制。其工作原理是：主机和从机都有一个串行移位寄存器，主机通过向它的 SPI 串行寄存器，写入一个字节来发起一次传输。寄存器通过 MOSI 信 线将字节传送给从机，从机也将自己的移位寄存器中的内容通过 MISO 信 线返回给主机。这样，两个移位寄存器中的内容就被交换。外设的写操作和读操作是同步完成的。如果只进行写操作，主机只需忽略接收到的字节；反之，若主机要读取从机的一个字节，就必须发送一个空字节来引发从机的传输。
机械臂的SPI时序图如下：

图3-6

3.4 舵机模块及PWM控制

3.4.1 舵机模块及相应程序

舵机是一种位置（角度）伺服的驱动器，适用于那些需要角度不断变化并可以保持的控制系统。目前在航模，包括飞机模型，潜艇模型，遥控机器人中已经使用的比较普遍。舵机是一种俗称，其实，是一种伺服马达。
一般来讲，舵机主要由以下几个部分组成：舵盘、减速齿轮组、位置反馈电位计、直流电机、控制电路板灯等。
工作原理：控制电路板接受来自信 线的控制信 ，控制电机转动，电机带动一系列齿轮组，减速后传动至输出舵盘。舵机的输出轴和位置反馈计是相连的，舵盘转动的同时，带动位置反馈计，电位计将输出一个电压信 到控制电路板，进行反馈，然后控制电路板根据所在位置决定电机转速和方向，从而达到目标停止。
标准的舵机有三条导线,分别是：电源线、地线、控制线。电源线和地线是舵机的能源保证，主要是电机的转动消耗。
舵机的控制信 为周期是20ms的脉冲调制(PWM)信 ，其中脉冲宽度从0.5ms-2.5ms,相应的多盘的位置为0-180度，呈线性变化。也就是说，给他提供一个脉宽，它的输出轴就会保持在一个相应的角度上，无论外界转矩怎么变化，直到给他提供一个另外宽度的脉冲信 ，它才会改变输出角度到新对应的位置上，程序实现上可以通过定时器来实现。
舵机的转速取决于信 脉宽的变化速度，如果信 脉冲变化速度太快的话，舵机会反应不过来：将脉宽变化值线性到要求时间内，一点一点增加脉宽值，就可以控制舵机的速度了。具体来说就需要在调试的时候修改数值，以使舵机的运动更加平滑。由于舵机在每一次脉宽值改变的时候总会有一个转速由零增加再减速为零的过程，所以舵机会产生像步进电机一样运动的原因。
舵机的角度算法，为了防止大臂和小臂的抱死，
//控制部分

3.4.2 pwm的简介

PWM就是脉宽调制器，通过调制器给电机提供一个具有一定频率的脉冲宽度可调的脉冲电。脉冲宽度越大即占空比越大，提供给电机的平均电压越大，电机转速就高。反之脉冲宽度越小，则占空比越越小。提供给电机的平均电压越小，电机转速就低。PWM不管是高电平还是低电平时电机都是转动的，电机的转速取决于平均电压。

3.4.3 pwm与舵机的角度转换程序