DIY Arduino和藍牙控制機器人手臂項目

在這個(gè)項目中，我將向你展示如何使用Android手機建立一個(gè)Arduino和藍牙控制的機器人手臂。這個(gè)機械臂既可以在手動(dòng)模式下操作，也可以在全自動(dòng)模式下編程操作。

你們已經(jīng)在Electronics Hub看到了一個(gè)機械臂項目，我們從廢品中獲得了一切（除了電機和Arduino）。我們從你們那里得到了非常好的反應，在此基礎上，我們決定做一個(gè)更好的版本，如果我必須說(shuō)，是2.0版。

這個(gè)DIY Arduino和藍牙機器人手臂項目是通過(guò)藍牙通信的安卓手機操作的。我們已經(jīng)為安卓手機開(kāi)發(fā)了一個(gè)應用程序，你可以用它來(lái)控制機械臂進(jìn)行手動(dòng)操作或為全自動(dòng)操作編程。我將在后面的章節中解釋這些。

DIY Arduino和藍牙控制的機器人手臂 圖片1

Arduino和藍牙控制的機器人手臂的電路圖

讓我們從Arduino和藍牙控制的機械臂項目的電路圖開(kāi)始。下面的圖片顯示了所有必要連接的電路圖。電路圖看起來(lái)非常簡(jiǎn)單，但機械臂的構造部分卻有點(diǎn)復雜。

機器人手臂項目所需的組件

Arduino UNO 

4 x Tower Pro MG90S 金屬齒輪伺服電機 

HC-05藍牙模塊 

3D打印的機器人手臂部件，以及必要的螺絲、螺母和螺栓 

為Arduino和4個(gè)伺服電機提供適當的電源 

連接線(xiàn) 

安裝有自定義應用程序的安卓手機

部件描述

Arduino UNO和藍牙模塊在組件列表中是非常直接的，但有趣的組件是金屬齒輪舵機和3D打印的機械臂部件。

金屬齒輪舵機MG90S

機械臂結構中使用的伺服機是TowerPro MG90S金屬齒輪微型伺服機。我們選擇這種特殊的舵機是因為普通的塑料齒輪舵機不穩定，而且失速扭矩也較小。

在6.6V電源下，這種金屬齒輪舵機提供了2.2Kg/CM的失速扭矩（這比普通SG90舵機的扭矩要大得多）。

3D打印的機器人手臂

任何機械臂項目的重要特征之一是美學(xué)。daGHIZmo設計了一個(gè)名為EEZYbotARM的3D機械臂，并將文件上傳到Thingiverse網(wǎng)站。 

基于這些3D模型文件，我們使用當地的3D打印機網(wǎng)點(diǎn)制作了零件。質(zhì)量非常好，尺寸也非常接近真實(shí)物體（不精確）。

如果你觀(guān)察上面的圖片，我已經(jīng)把機器人手臂的部分指定為底座、肩部、肘部和握把。因此，伺服電機也被命名為底座伺服、肩部伺服、肘部伺服和握把伺服。

電路設計

如前所述，該電路的設計非常簡(jiǎn)單。4個(gè)伺服電機的控制信號被連接到Arduino UNO的4個(gè)PWM引腳，如下所示： 底部伺服--引腳3，肩部伺服--引腳5，肘部伺服--引腳6，握力伺服--引腳9。

所有的伺服電機都有一個(gè)6V的電源，而Arduino UNO則有一個(gè)9V的電源。HC-05藍牙模塊的TX和RX連接到Arduino的RX0和TX0針腳，即針腳0和1。

注意：在對Arduino進(jìn)行編程時(shí)不要連接藍牙模塊。

組裝3D打印的機械臂部件

如果我解釋機器人手臂3D部件的逐步組裝過(guò)程，這將是一個(gè)非常冗長(cháng)和無(wú)聊的閱讀。因此，我將張貼一些完成的機器人的照片，并將制作一個(gè)單獨的視頻，介紹如何組裝機械臂。同時(shí)，請看一下這些圖片。

用于A(yíng)rduino和藍牙控制的機械臂的安卓應用程序

除了使用電位器或通過(guò)計算機進(jìn)行串行通信外，我們決定再進(jìn)一步，為安卓手機設計一個(gè)簡(jiǎn)單的應用程序，以控制機械臂。

下圖顯示了在運行安卓6.0版本的智能手機上的應用程序布局。但該應用程序已在安卓8.0版本中進(jìn)行了測試，并且工作正常。

有四對箭頭控制鍵，每對分別用于肩部、肘部、底座和握把伺服。有一個(gè)程序按鈕，使用它，你可以啟用程序模式。關(guān)于這一點(diǎn)，在項目的工作中會(huì )有更多的介紹。

注意：

這個(gè)應用程序使用安卓手機的藍牙功能。這個(gè)應用程序現在還不能在Google Play Store中使用，因為它仍在測試中。

到目前為止，我們還沒(méi)有為iOS開(kāi)發(fā)一個(gè)應用程序。

Arduino和藍牙控制的機械臂的工作原理

在這個(gè)項目中，我們設計和開(kāi)發(fā)了一個(gè)簡(jiǎn)單的、3D打印的、基于安卓手機的、Arduino和藍牙控制的機器人手臂。我們現在將看到這個(gè)機械臂的操作和工作。

在你的安卓手機上安裝應用程序，并提供必要的權限來(lái)訪(fǎng)問(wèn)設備的藍牙。如果藍牙模塊（HC-05）沒(méi)有與手機配對，請使用手機的藍牙設置將其配對。

一旦設備配對成功，打開(kāi)應用程序，它將自動(dòng)列出已配對的藍牙設備。選擇正確的藍牙模塊，如果一切順利，你將進(jìn)入主控板。

在這里，你可以看到機器人手臂的四個(gè)伺服電機的控制，即底座、肩部、肘部和握把。使用各伺服電機的方向鍵，控制機械臂。這一部分的工作是機器人手臂的手動(dòng)操作，每一個(gè)動(dòng)作都必須手動(dòng)調整。

接下來(lái)是有趣的部分。你可以看到中間有一個(gè)叫做 "程序 "的按鈕。在操作的任何時(shí)候，如果你按下這個(gè)按鈕，機械臂就會(huì )RESET（移動(dòng)到一個(gè)默認位置），編程模式被激活。

在這種模式下，您可以對機械臂進(jìn)行編程，使其以自動(dòng)方式執行一系列的任務(wù)。例如，如果您想從一個(gè)地方拾取小物體并將其放置在另一個(gè)地方，您不必一直手動(dòng)調整數值。

你所需要做的就是進(jìn)入編程模式，教機器人手臂按照一系列的步驟來(lái)完成任務(wù)。一旦您對機械臂進(jìn)行編程，您可以運行該程序，它將循環(huán)這些編程的步驟，直到停止。

您也可以隨時(shí)暫停自動(dòng)操作，并從同一地點(diǎn)恢復。此外，如果您想從編程模式中出來(lái)，手動(dòng)操作機械臂，您可以簡(jiǎn)單地 "關(guān)閉 "編程模式。

Arduino和藍牙控制的機器人手臂項目的亮點(diǎn)

這個(gè)機械臂可以用任何基于安卓系統的藍牙智能手機來(lái)控制。

安卓手機的專(zhuān)用應用程序可以控制機械臂。

有兩種操作模式： 手動(dòng)模式和自動(dòng)模式。

對于常規或手動(dòng)操作，您可以通過(guò)操縱機械臂的單個(gè)伺服電機的值來(lái)控制機械臂。

當啟用編程模式時(shí)，您可以對機械臂進(jìn)行編程，實(shí)現全自動(dòng)操作。

機器人手臂包含四個(gè)金屬齒輪舵機和3D打印的結構部件。