"MiniHand"蓝牙自动化仿生机械臂小车

一、作品背景、发明目的

移动机器人作为机器人学发展中的一个重要分支，是一个集环境感知、动态决策与规划、行为控制与执行等多种功能于一体的综合系统。机器人在现代工业中应用得特别广泛，而其与外界接触的部分是机械臂，它可以代替人手，与外界环境中有毒以及有害的物质直接接触以减少对人的危害，它具有能不断重复工作和劳动、不知疲劳、不怕危险等特点。人来社会发展已离不开机器人技术，而机器人技术的进步又推动科技的进步。因此，设计机械手、机械臂有特别重要的意义。

组合式机械臂是由若干一维机械臂以不同夹角组合而成，可实现机械臂的直线伸缩，或在 X-Y 平面移动，或在 X-Y-Z 空间定位等功能，以满足不同场合下的需要。针对目前机械 臂的笨拙缺点，基于工业 abb 码垛机械手原型，设计了这一款桌面级可移动机械臂，来完成特定搬运工作。在遇到特殊搬运任务时，一般的机械臂往往运动笨拙、操作复杂，而“MiniHand”机械臂小车具有体积小、灵活精妙的特性，可通过蓝牙控制前进、后退、转弯到指定位置，再进行机械臂的操作。对于需要进行重复动作的任务，“MiniHand”能完美胜任。使用者可 通过 pc 的上位机软件记录机械臂的位置，并且可以控制运行速度和循环次数。

二、作品简介

该作品以 arduino 为控制器，以可蓝牙遥控小车为承载，车上搭配以工业机械手为原 型设计的桌面级机械臂，体积小巧结构精妙。作品配合蓝牙、pc 上位机软件、android 端 App 控制，既可以通过 Android 端控制小车前进后退转弯、机械臂的伸展收缩，又可以通 过 pc 的上位机软件使用鼠标拖动滑块控制每个关节的位置，并且可以记录当前的位置，而 且还可以将记录的位置安装顺序播放.，控制运行速度和循环次数。

三、作品展示

四、软件清单

android 端 app，pc 端上位机软件

五、适用范围

适用于小型搬运任务，个人娱乐，工业机械手的模拟以及机械臂教学使用。

六、推广前景

（一）可代替人的繁重劳动以实现生产的机械化和自动化，能在有害环境下操作以保护人
身安全，因而广泛应用于机械制造、冶金、电子、轻工和原子能等部门。
（二）实现服务机器人上机械手的灵活运动与控制，对于老年人以及残障人士在心理上和
身体上都非常有益处，为解决我国社会问题，创建和谐社会做出贡献。
（三）迷你机械手可以广泛运用于各种教学上和个人娱乐。

七、arduino实现代码

#include <Servo.h>

#define IN1 4
#define IN2 10
#define IN3 12
#define IN4 11
Servo servo_afthand;
Servo servo_prehand;
Servo servo_head;
Servo servo_claw;
char x;
//电机初始化
void IniMotor()
{
  pinMode(IN1,OUTPUT);
  pinMode(IN2,OUTPUT);
  pinMode(IN3,OUTPUT);
  pinMode(IN4,OUTPUT);
  //pinMode(ENA,OUTPUT);
  //pinMode(ENB,OUTPUT);
}

//舵机初始化
void iniServo()
{
  servo_claw.attach(3);
  servo_afthand.attach(5);
  servo_head.attach(9);
  servo_prehand.attach(6);
  servo_afthand.write(90);
  servo_prehand.write(90);
  servo_head.write(85);
  servo_claw.write(10);

}
//直走
void goLine()
{
  digitalWrite(IN1,HIGH);
  digitalWrite(IN2,LOW);
  digitalWrite(IN3,LOW);
  digitalWrite(IN4,HIGH);
}

//右转
void turnRight()
{
  digitalWrite(IN1,HIGH);
  digitalWrite(IN2,LOW);
  delay(100);
}
//左转
void turnLeft()
{
  digitalWrite(IN3,LOW);
  digitalWrite(IN4,HIGH);
  delay(100);
}

//制动
void stopp()
{
  digitalWrite(IN1,LOW);
  digitalWrite(IN2,LOW);
  digitalWrite(IN3,LOW);
  digitalWrite(IN4,LOW);
  //analogWrite(ENA,rightSpeed);
  //analogWrite(ENB,leftSpeed); 
}

//放下臂
void handup()
{
    int  i = servo_afthand.read();
    for(i;i<=145;i++)
    {
        servo_afthand.write(i);
        delay(25);
    } 
    int j = servo_prehand.read();
    for(j;j>=70;j--)
    {
        servo_prehand.write(j);
        delay(25);
    }
 }

//收起臂
void handback()
{
   int j = servo_prehand.read();
   for(int j=70;j<=90;j++)
    {
        servo_prehand.write(j);
        delay(25);
    }
    int  i = servo_afthand.read();
    for(int i=145;i>=90;i--)
    {
        servo_afthand.write(i);
        delay(25);
    } 
}

//打开爪
void clawopen()
{
   int k = servo_claw.read();
    for(k;k<=130;k++)
    {
        servo_claw.write(k);
        delay(30); 
}
}

//关闭爪
void clawoff(){
    int k = servo_claw.read();
    for(k;k>=10;k--)
    {
      servo_claw.write(k);
      delay(30);
    }
}

//机械臂转向左90°
void switchleft()
{
    int p = servo_head.read();
    int q = p+90;
    if(q>180)
   {
    for(p;p<=180;p++)
   {
    servo_head.write(p);
    delay(20);
   }

   }
   if(q<=180)
    {
    for(p;p<=q;p++)
   {
    servo_head.write(p);
    delay(20);
   }
    }
}

//机械臂转向右90°
void switchright()
{
    int p = servo_head.read();
    int q = p-90;
    if(q<0)
   {
    for(p;p>=0;p--)
   {
    servo_head.write(p);
    delay(20);
   }

   }
   if(q>=0)
    {
    for(p;p>=q;p--)
   {
    servo_head.write(p);
    delay(20);
   }
    }
}


void setup() {
  IniMotor();
  iniServo();
  Serial.begin(9600);

}

void loop() {

 if(Serial.available())
 {
    x = Serial.read();
    switch(x)
    {
       //motor_control
       case'a':goLine();Serial.println("go staight!");break;
       case 'b':stopp();Serial.println("stop!");break;
       case 'c':turnLeft();Serial.println("turn left!");break;
       case 'd':turnRight();Serial.println("turn right!");break;
       //servo_control
       case 'e' :handup();Serial.println("hand up!");break;
       case 'f' :handback();Serial.println("hand back!");break;
       case 'g':clawopen();Serial.println("claw open!");break;
       case 'h':clawoff();Serial.println("claw off!");break;
       case 'i':switchleft();Serial.println("servo switch left!");break;
       case 'j': switchright();Serial.println("servo switch right");break;
    }
 }
}

八、相关信息

队长及编写：陈含艺
团队成员：陈含艺、罗磊、骆妍
编写时间：2016-10-7