机械臂小车说明书V1.0

机械臂小车使用说明书北京百科融创教学仪器设备有限公司目录一、前言......................................................................................................................11.1整体介绍...........................................................................................................11.2注意事项...........................................................................................................1二、上电检测..............................................................................................................4三、机械臂手动控制器说明........................................................................................6四、机械臂说明..........................................................................................................104.1舵机控制.........................................................................................................104.2重力加速度传感器.........................................................................................114.3过流保护.........................................................................................................114.4机械臂抖动.....................................................................................................12五、机械臂核心板说明............................................................................................125.1图示说明.........................................................................................................125.2静电保护.........................................................................................................135.3降压电路.........................................................................................................135.4电流检测.........................................................................................................14六、ARM-STM32核心板说明.................................................................................15七、程序下载说明....................................................................................................157.1STM32芯片程序下载....................................................................................157.1.1JLink安装.............................................................................................157.1.2硬件连接..............................................................................................177.1.3J-FlashARM下载程序.........................................................................187.2CPLD芯片程序下载......................................................................................267.2.1硬件连接..............................................................................................267.2.2程序下载..............................................................................................26第1页一、前言1.1整体介绍机械臂小车主要由机械臂手动控制器、机械臂、机械臂核心板、ARM-STM32核心板四部分组成。机械臂采用六个舵机和铝合金支架构成，具有六个自由度，能灵活抓取物体。机械臂核心板控制芯片为STM32F407VGT6和EPM240T100C5N，主要实现串口指令解析、舵机PWM控制、电流检测、角度检测、CPLD保护等功能。ARM-STM32核心板的主控芯片为STM32F103VCT6，主要实现接收主车指令、转发指令等功能，系统的整体框图如下。图1.1.1系统框图机械臂手动控制器主要用来发送指令，通过按下相关按扭控制机械臂进行相关动作。电流检测电路将电流值转换成电压值，STM32通过ADC采样来判断是否需要触发保护模式（蜂鸣器响，机械臂停止工作）。重力加速度计用来检测机械臂的角度。1.2注意事项1、跳帽默认说明：机械臂控制板左边位置BOOT0默认不接跳帽，如下图1.2.1所示。右下位置J2默认接跳帽，如下图1.2.2所示。图1.2.1图1.2.22、接线说明：（1）舵机接口如下图1.2.3所示，带有1~6标号的导线与六个接口从左往右依次连接。第2页图1.2.3（2）重力加速度计与机械臂控制板连接如下图1.2.4，1、2、3号接口分别对应相连。图1.2.4（3）手动控制器与控制板相连如下图1.2.5。第3页图1.2.5在机械臂工作过程中，如果出现舵机损坏需要更换的情况，需要注意一下舵机的安装方式。确保机械臂在图2.4所示状态时，舵机转轴转动到90度的位置。否则机械臂控制会出现偏差。注意，底座舵机安装过程如下：（1）底板上以3cm单通铜柱固定（4个+4个防滑螺母）；（2）底座旋转舵机用圆头Y4螺丝固定（4组螺杆+螺母），如图1.2.3所示：图1.2.3舵机自带连接器安装到自带底座旋转盘的支杆上（4个圆头Y3螺杆），如图1.2.4所示：图1.2.4第4页固定底座舵机时应将舵机调至中间位置,再将底座银色内环调至图1.2.3所示，将座旋转盘支杆用双通6mm（2个）铜柱固定，中间用Y3圆头螺杆固定（1个），如图1.2.5所示：图1.2.53、不能强制转动舵机，否则会导致舵机损坏。4、当蜂鸣器警报，机械臂停止工作时，说明因电流过大系统触发了保护机制，这时重新启动即可。5、如果系统上电后，某一指示灯不亮，可能是导线接触不良，检查相关导线重新连接即可。例如电源指示灯不亮，可能是电源线接触不良；手动控制器上指示灯不亮，可能是串口线接触不良。二、上电检测图2.1小车整体图小车整体实物图如上图2.1所示，为确定小车能正常工作，需要进行上电检测：（1）检查各导线是否正确连接，若有松动、断开或错连，请将其正确连接（注意串口线连接到机械臂手动控制器上标有“连接机械臂”字样背面串行接口。第5页图2.2电源开关位置（2）打开上图2.2所示电源开关，按下图2.3中所示标号为4的开关，使系统上电。图2.3机械臂核心板（3）将下图3.1手动控制器上档位开关旋至档位I，按下1~6任意按扭，若机械臂运动至图2.4状态，则说明系统工作状况良好。第6页图2.4（4）用机械臂手动控制器控制机械臂运动，测试机械臂运动是否正常。三、机械臂手动控制器说明下图3.1为机械臂手动控制器的控制面板。图3.1机械臂手动控制器手动控制器控制说明（以下动作的初始动作均为图2.4所示状态）：1、底座旋转按扭：控制底座舵机，按上为向右旋转，按下为向左旋转（描述中涉及到运动方向的默认为在小车前方观察，为了更清楚的展示机械臂的各运动状态，图3.2~图3.11均为侧面拍摄），向右旋转到极限位置如图3.2，向左旋转到极限位置如图3.3。第7页图3.2图3.32、肩关节按扭：控制肩关节舵机，按上为后仰，按下为前倾，后仰到极限位置如图3.4，前倾到极限位置如图3.5。图3.4图3.53、肘关节按扭：控制肘关节舵机，按上为后仰，按下为前倾，后仰到极限位置如图3.6，前倾到极限位置如图3.7。图3.6图3.74、腕关节按扭：控制腕关节舵机，按上为向上，按下为向下，向上到极限位置如图3.8，向下到极限位置如3.9。第8页图3.8图3.95、手腕旋转按扭：控制手腕旋转舵机，按上为逆时针旋转，按下为顺时针旋转，逆时针旋转到极限位置如图3.10，顺时针旋转到极限位置如图3.11。图3.10图3.116、手指开合按扭：控制手指开合舵机，按上为手指张开，按下为手指闭合，张开到极限位置如图3.12，闭合到极限位置如图3.13。图3.12图3.13第9页7、档位开关，从左往右依次是：I档：机械臂运动至静止状态，即小车运动时机械臂的最省力状态，即图2.4所示。II档：机械臂抓取物体状态，即机械臂进行抓取物体动作，如下图3.14。图3.14III档：机械臂放回物体状态，即机械臂将物体放回指定位置。如下图3.15。图3.158、运行控制开关，标定和测试时会用到，下面会讲到。9、模式切换开关，往左拨为标定，往右拨为到达。当我们测试的时候，如果机械臂没有完成预定的动作（即I、II、III中某一状态），我们就需要对机械臂进行标定。比如说步骤（3）中机械臂没有运动至预设状态，即档位I的动作没有完成，那么我们首先将模式切换开关拨至标定位置，然后通过按下1~6按扭调整机械臂的位置。当机械臂调整至图2.4状态时，长按运行控制开关不少于2s，完成标定。接下来我们测试一下标定的效果，首先将模式切换开关拨至到达位置，按下运行控制开关不少于0.5s，观察机械臂是否运动至图2.4状态。如果没有，则需进行再次标定。档位II、III标定方法同上。第10页10、机械臂手动控制板指示灯，档位开关转至某一档位，则这一档位指示灯亮。模式切换至标定，则标定指