基于51单片机的机械手控制

原创 面包板社区 2023-06-12 20:00
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





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