一种定力夹具控制系统

最新推荐文章于 2025-11-21 23:57:00 发布

原创

最新推荐文章于 2025-11-21 23:57:00 发布 · 258 阅读

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#单片机 #stm32 #arm #嵌入式 #传感器

该博客介绍了基于STM32单片机的机械手控制系统，利用PID算法实现力保持不变的功能。系统采用应变式力传感器、无刷电机和减速器，以及滚珠丝杠传动。在软件方面，使用了卡尔曼滤波增强传感器数据，但遇到了参数调整困难和运算速度慢的问题。此外，系统通过按键控制机械手的动作，包括加紧、松开、紧急停止和自动模式，并集成了定时器和中断服务程序。

题目背景：

涉及一款加持力保持不变的机械手，有参数要求，这里只展示原理。

解决方案：

采用离传感器和PID算法，单片机为STM32F4系列，力传感器采用应变式，电机采用无刷电机加减速器。控制效果好。机械上采用滚珠丝杠传动，非标零件3D打印。
传感器做了卡尔曼滤波，不过参数调不好，运算速度还慢。

图片效果：

实物图片丢失，只剩模型了，模型中只有一个机械手，另一个对称，没有画出。
在这里插入图片描述

代码:

需要引入arm的数学库，想加速运算，还可以开启浮点运算单元。

主函数

初始化一些外设，按键、电机、压力传感器。

#include "stm32f4xx.h"
#include "usart.h"
#include "delay.h"
#include "key.h"
#include "motor.h" 
#include "sensor.h"
#include "timer.h"
#include "arm_math.h"
u16 EXPECT=2000;
extern float32_t xkh;	
int main(void)
{
   
   	
	NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);//设置系统中断优先级分组2
	uart_init(115200);	
	delay_init(168);	
	printf("kaishi\r\n");
	motorinit();
	Init_HX711pin();	
	delay_ms(500);
	Get_Maopi(); 
	manualoperation_init();  //手动操作相关初始化
	automode_init();	
//	KEY_Init(); //忘了啥程序了  好像没用
//	motorstart();  //这是回零程序
//	limitswitch_init();
	TIM3_Int_Init(1000-1,8400-1);	//定时器时钟84M，分频系数8400，所以84M/8400=10Khz的计数频率，计1000次为100ms
	printf("kai123shi\r\n");
  while(1)
		{
   
   
//			Get_Weight();
//			motorpid();
			printf("F=%d,PWM=%d，E=%d\r\n",zout,pwmout,iError);
			delay_ms(10);	
		}
}

按键的初始化

设置了四个按键，分别控制：加紧、松开、紧急停止、自动加紧。
key.c

#include "key.h"
#include "delay.h" 
#include "motor.h" 
#include "timer.h"
#include "sensor.h"
#include  "usart.h"
//按键初始化函数
void KEY_Init(void)
{
   
   
	GPIO_InitTypeDef  GPIO_InitStructure;
  RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOE, ENABLE);//使能GPIOA,GPIOE时钟
  GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_2|GPIO_Pin_3|GPIO_Pin_4; //KEY0 KEY1 KEY2对应引脚
  GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN;//普通输入模式
  GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_100MHz;//100M
  GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_UP;//上拉
  GPIO_Init(GPIOE, &GPIO_InitStructure);//初始化GPIOE2,3,4
} 
void manualoperation_init(void)
{
   
   
	GPIO_InitTypeDef   GPIO_InitStructure;
	NVIC_InitTypeDef   NVIC_InitStructure;
	EXTI_InitTypeDef   EXTI_InitStructure;
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_SYSCFG, ENABLE);//使能SYSCFG时钟
	RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOA, ENABLE);//使能GPIOA,GPIOE时钟
	RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOC, ENABLE);//使能GPIOA,GPIOE时钟
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_3|GPIO_Pin_2;//对应引脚PA0~2
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN;//普通输入模式
	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_100MHz;//100M
  GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_DOWN ;//下拉  (不一定 要看买回来的按键模块)
  GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);  //初始化GPIOA0
		GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_1;//对应引脚PA0~2
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN;//普通输入模式
	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_100MHz;//100M
  GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_DOWN ;//下拉  (不一定 要看买回来的按键模块)
  GPIO_Init(GPIOC, &GPIO_InitStructure);  //初始化GPIOA0
	SYSCFG_EXTILineConfig(EXTI_PortSourceGPIOA, EXTI_PinSource2);//PA3 连接到中断线3
	SYSCFG_EXTILineConfig(EXTI_PortSourceGPIOC, EXTI_PinSource1);//PA1 连接到中断线4
	SYSCFG_EXTILineConfig(EXTI_PortSourceGPIOA, EXTI_PinSource3);//PA0 连接到中断线0
  /* 配置EXTI_Line0 */
  EXTI_InitStructure.EXTI_Line = EXTI_Line3|EXTI_Line1|EXTI_Line2 ;//LINE0~2
  EXTI_InitStructure.EXTI_Mode = EXTI_Mode_Interrupt;//中断事件
  EXTI_InitStructure.EXTI_Trigger = EXTI_Trigger_Rising; //上升沿触发 
  EXTI_InitStructure.EXTI_LineCmd = ENABLE;//使能LINE0
  EXTI_Init(&EXTI_InitStructure);//配置
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = EXTI3_IRQn;//外部中断3  急停
  NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority