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▌01 机械臂控制器 在 基于STM32F103双轴机械臂完整电路板设计1 给出了 双轴机械臂 的控制电路设计。 ▲ 已经基本焊接完毕的设计电路板 Mon 06 Mon 13 设计 调试控制器 软件 调试机械臂 在 对于STM32F103三轴机械臂控制器进行基本功能测试-上下运动功能 给出了下位机已经部分的STM32F103cb的程序。 ▌02 初步调试 1.设计错误 ⊙ 晶体频率标识错误: 由原来的16MHz 修改成8MHz。 ▲ 下载程序后LED闪烁 ⊙ 舵机接口信号错误: 在舵机接口设计中,+5V,GND的顺序相反了。需要通过舵机接口引线将其修改过来。 ▲ 舵机的信号借口 ⊙ PWM输出没有上拉电阻: 下面是直接测量PWM输出(U6:PIN16)的信号。该信号无法驱动舵机运动。 修改方式: 在PSERV PIN3与邻近的+5V引线焊接510Ω上拉电阻。 X ▲ 焊接511电阻上接+5V 修正之后,可以在PSERV PIN3(U6:ULN2003-16)测量到如下的信号: ⊙ 错误修正:针对前面的错误,重新修改了电路板工程文件设计。 2.安装测试 (1)安装接口插座 ▲ 焊接外部接口插座 (2)测试MODBUS 在main.c中主循环,使用: if(++nShowCount >= 50) { nShowCount = 0; ON(ST3806_DIR2_PIN); ON(ST3806_DIR1_PIN); UART2SendChar(0x55); 测量PRT2、PRT3的 PIN3,PIN4,可以看到输出互补的485信号。波特率为115200(脉冲的宽度大约10微秒)。 (3)测量PWM输出 测量U6的PIN1(SERV01)信号,如下图所示。由于该信号通过ULN2003输出反向,符合舵机的驱动信号极性。 ▲ 机械手爪运动 在SerialTXT中设置有调试命令: claw,命令参数为舵机脉冲对应的时间,单位微秒。 经过测试:claw 1000 :对应手爪张开最大; claw 2000对应手爪闭合。 3.测试命令串口输出 (1)简介 命令串口是用于机械臂与系统其它部分进行控制的端口。通信的底层协议见: 机械臂底层通信协议说明 。在电路设计中,使用了STM32F103cb的UART3来输出和接收串口控制命令。 (2)接口测试 静态测试 PSEN端口PIN3(上边第一个管脚),静态电压:-5.98V. (3)软件测试 配置UART3串口的基本参数,如下图所示: ▲ UART3的参数配置 在主循环发送数据0x55,可以在PSEN-PIN3测量到如下的波形: 将PSEN端口PIN2,PIN3短接。通过UART3发送和接收,验证信号可以正常板级循环。 UART3SendChar(0x55);if(UART3_CANRECE) { unsigned char c; UART3ReceChar(&c); printf("%02x ", c);} 4.调试关节角度读取 1.简介 根据博文 对于STM32F103三轴机械臂控制器进行基本功能测试-关节角度读取 中对于角度传感器读取的调试结果来看:
调试过程中,转接线的可靠性影响了读取数据的产生。 ▲ 临时转接插头 肩部传感器:连接到 PRT2 肘部传感器:连接到 PRT1 int nAngle1 = 0;int nAngle2 = 0; nAngle1 = ShoulderAngle();nAngle2 = ElbowAngle();printf("%d, %drn", nAngle1, nAngle2); 5.上下运动光电传感器 在控制肩部运动速递之前,请参照 对于STM32F103控制的三轴机械臂基本功能测试-关节转动控制 分别设置肩部和肘部步进电机的设置编码开关。 (1)连接端口 根据 基于STM32F103双轴机械臂完整电路板设计 调试结果:
在光电管没有被遮挡时:PSS0,PSS1的电位大约:2V。这应该是ULN2003的输入电压。 在光电管内部有遮挡时:0.055V。 ▌03 运动控制 下面给出使用Bootloader串口进行程序调试的相关命令。 1.肩部运动 (1)相关命令 shgoto arg : 肩部运动到arg所给定的位置。 arg∈(8192,24576),中间值:16384 (2)确定肩部运动参数 在control.h中有定义的几个常量,确定了肩部运动的特性。 #define ARTHROSIS_DIVIDER_SHOULDER_PERIOD 100 它与下面的SHOULDER_INC一期确定了肩部运动的速度。 #define ARTHROSIS_DIVIDER_SHOULDER_INC 100 #define ARTHROSIS_DIVIDER_SHOULDER_INC_MIN 5 这两个值确定了肩部运动的最快值和最慢值。 #define SHOULDER_DAMP_RANGE 2000 设置了肩部运动减速(软停止)对应的角度范围。请注意,肩部运动一周的(360°)对应的范围是32768。所以根据上面的range,可以大体确定肩部运动减速范围是: 2000 × 360 32768 = 27.972 {{2000 times 360} over {32768}} = 27.972 327682000×360=27.972 #define SHOULDER_INC_COUNT 100 这个参数确定了肩部运动软启动的速度。数值越小,软启动的越快。 2.肘部运动 elgoto arg: 肘部运动对应的命令。 arg∈(4096,28672),中间值:16384 3.抓爪运动 claw arg: 控制抓爪张和角度。 arg属于(1000,2000):1000对应抓张开; 2000:对应抓爪闭合 4.上下运动 armup: 机械臂运动到上极限; armdown:机械臂运动到下极限; ▌04 控制命令 根据 机械臂底层通信协议说明 编写底层串口控制命令。 具体调试可以参见 底层串口调试 相关博文。 ▲ 基本上组装完毕的机械臂 ▌结论 基于STM32F103的机械臂控制板,实现了控制的平顺以及底层控制协议。 ▲ 控制电路板暂时安放位置 ■ 相关文献链接:
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