基于51单片机的机械手控制

原创面包板社区 2023-06-12 20:00 1265浏览 0评论 0点赞

AI、GUI开发的工程师必修课，不容错过！ 封装设计“外挂”上线！xPD如何一键生成菊花链？

踏浪而行，偶尔回首，虽不见印记，却也能望见远处的海岸。

从15年毕业，恍然已八年。

硬件工作了八年。也是爱的深沉。

还记得大学的时候在学生会认识的朋友，他有一天突然跟我推荐单片机开发板，那时候大二，打听过，单片机应该是下学期开始的课程。当时我觉得是一种命运的安排，就斥巨资购买了郭天祥的单片机开发板。鬼使神差的，竟然在大学那松散的时光里，我可以学习到深夜一两点！也是因为一块开发板，我考了两次的计算机二级（虽然后来知道没啥用），就很自然的过了。以前不是很理解的硬件知识，也通畅了。后来参加了学校组织的以及国家级的多次比赛，硬件开始让我爱不释手。在当时我也成为了我们班的专业代表，然而毕业始终给人猝不及防。

后来，经过一番忙碌，进入了现在的企业。

还记得简历上不敢写面试硬件工程师，最终写了个PCB工程师。或许也比较怀疑自己的硬件设计能力吧。

刚入职，大多是熟悉产品，于是我维修了公司的陈年旧板，看原理图，查资料，大部分还是需要自主去弄的。然后PCB的设计，学习cadence软件，设计第一块接口板。

恍惚一年多，五六层板也很轻松了。记得有一次评估PCB尺寸和接口位置，对应产品外观。逼不得已学习了最简单的SolidWorks操作。也算是初涉结构设计，后来我们结构设计工程师离职，我就揽下了这个工作。自古硬件结构不分家。PCB与结构的搭配产生了完美的产品。

就这样一晃就是四年，作为干硬件的竟然连原理图都没弄过，挺遗憾的，正当要得过且过的时候，也不知为啥我的领导开始疯狂输出各种原理图设计给我，并且算得上的手把手教学了，但是时间只给了我一个月，因为他要离职了，并且让我接替。有种悲喜交加的感觉。喜的是升职加薪，悲的是刚好两个项目来了。原理图、PCB、结构...

就从原理图认真开始吧，反正也只能这样。于是参考着参考设计，本想着删删减减就大功告成的，然而就在删电容的时候就卡住了，脑海中全是疑问：这个电容为什么选这个容量的？为什么耐压值是这个？这里没标注电容的材料啊？哎？为啥这个地方要这么多种类的电容啊？算了还是删电阻吧，然后又是疑问：多大电阻？多少精度？多大封装？后来还有电感...

最终的结果是全部保留原样的，反正能用，就不改了。最终导致了bom成本，板卡做的很大等问题。

第一次可以这样做，第二次也可以，但是等产品出来了，市面上同类产品，我们的定价颇高，于是老板请我去他办公室喝茶了。意思很简单，降bom成本。

路漫漫修远兮本文分享的是通过51单片机实现机器人的横移上下前后和抓取控制，技术小白的作品，望各位指点。开发板就采用的普中的51单片机学习板，最终实现的功能有，机械手的大小臂运动，机械手的夹紧，放松，机械手的横向位移，和利用LCD1602实现了一部分的代码运行可视化检测。

1、步进驱动器简介

步进驱动器是由东芝提供的TB5128FTG步进驱动器，如图所示，以下为步进驱动器实物图，ENA为驱动器使能信号，DIP是方向信号，A和B分别对应步进电机的两个内部绕组，适用于4.6.8线两相、42、57全系步进电机，扭矩2.8NM及以下步进电机。电源 VCC\GND能够用9-36V的电源激活，外部信号能够接受3.3V-24V，无需串联电阻。

步进驱动器可以通过拨码开关调整电流和细分，具体调整如上图所示。拨码开关见下图，向下就是开启状态。（但是不得不说，主要开发芯片的，测试品的品控还需要提升！！ON打印成了NO，）但是整体驱动器使用稳定性都很高，不会出现丢步失步的现象。（本文使用的是42步进电机）。

2.接线方法

本文采用的是共阳极解法，（我也是小白，哈哈哈，听说共阳驱动稳定性更高，我也没有验证）如下图所示。

3.机械手演示部分

机械臂移动演示，机械手张合演示，步进电机驱动的横移演示，可视化演示：分别为运行停止状态，显示到达极限位置LIMIT和步进电机驱动时的运动指示。整体代码由于定时器中断比较长，因此180舵每次移动角比较大，如果想要更加丝滑，可以通过细化占空比的变化来改进。源码以及演示（由于群组限制上传不了，需要的私聊交流吧）。

4.步进驱动器使用结论

驱动器细分控制比较精确，只是通过连续的左右移动测量旋转度速粗略判断（手头没有测量仪器），对于小型设备完全够用了，现在全用的淘宝购买的配件，之后优化以下程序做个带旋转轴的质量好点的机械手，测测抓取定位之类的，优化一下说不定还能做个写字机器人。

END