LittleArm 2C：3D 打印 Arduino 机械臂 - STEM 教学专用，坚固易装

元器件清单

工具：3D 打印机 (打印零件)、螺丝刀、钳子

项目简介

LittleArm 2C 专为 STEM 课堂设计：结构坚固、零件少、组装简单、全 3D 打印。4 自由度 (基座旋转、大臂、小臂、夹爪)，配合 Meped 板即插即用。支持 Windows 上位机 (Python 写的串口协议) 和 Android 蓝牙 App 控制。官方提供完整 组装指南 和 STL 文件。

设计亮点

• 一体化打印件：大臂/小臂/底座一体成型，减少组装步骤
• 舵机嵌入式安装：无需支架，直接锁螺丝固定
• 线缆内走：结构内部预留走线槽，外观整洁
• Meped 板适配：板载 4 路舵机接口、电源管理、HC-06 蓝牙插座

Arduino 固件 - 并行舵机控制

// LittleArm 2C 固件 - 串口协议控制 4 舵机并行运动
// 指令格式: "base,shoulder,elbow,gripper,delay\n"  (角度 0-180, delay 步进延时ms)
// 回复 'd' 表示执行完成

#include 
#include 

Servo baseServo, shoulderServo, elbowServo, gripperServo;

struct JointAngle { int base, shoulder, elbow; };
JointAngle targetAngle;
int targetGrip, gripperPos;
int stepDelay;

void setup() {
  Serial.begin(9600);
  Serial.setTimeout(50);
  
  baseServo.attach(5);
  shoulderServo.attach(4);
  elbowServo.attach(3);
  gripperServo.attach(2);
  
  // 初始姿态
  baseServo.write(90);
  shoulderServo.write(100);
  elbowServo.write(110);
  gripperServo.write(90);
  
  Serial.println("started");
}

void loop() {
  if (Serial.available()) {
    // 解析指令
    targetAngle.base = Serial.parseInt();
    targetAngle.shoulder = Serial.parseInt();
    targetAngle.elbow = Serial.parseInt();
    targetGrip = Serial.parseInt();
    stepDelay = Serial.parseInt();
    
    if (Serial.read() == '\n') {  // 结束标志
      Serial.flush();
      Serial.print('d');  // 确认接收
    }
  }

  // 并行移动所有舵机至目标位置
  int done = 0;
  while (!done) {
    int s1 = moveServoStep(targetAngle.base, baseServo, stepDelay);
    int s2 = moveServoStep(targetAngle.shoulder, shoulderServo, stepDelay);
    int s3 = moveServoStep(targetAngle.elbow, elbowServo, stepDelay);
    int s4 = moveServoStep(targetGrip, gripperServo, stepDelay);
    done = (s1 && s2 && s3 && s4);
  }
}

// 单步移动舵机向目标逼近 ±5° 容差
int moveServoStep(int target, Servo &servo, int delayMs) {
  int cur = servo.read();
  if (cur < target - 5) {
    servo.write(cur + 1);
    delay(delayMs);
    return 0;
  } else if (cur > target + 5) {
    servo.write(cur - 1);
    delay(delayMs);
    return 0;
  }
  return 1;  // 到达目标
}

控制方式

Windows 上位机 (Python)

• 键盘/滑块控制各关节角度
• 预设动作录制回放
• 逆运动学计算 (输入 XYZ 坐标自动解算角度)

Android 蓝牙 App

• 虚拟摇杆控制基座/大臂/小臂
• 滑块控制夹爪
• 预设动作按钮

接线图 (Meped 板)

仅 4 根舵机信号线插入 Meped 板 S1-S4，外接 5V/2A 以上电源供舵机，Arduino 通过 USB 或板载稳压供电。

教学应用场景

• 机器人运动学正/逆解演示
• 串口通信协议设计与解析
• 舵机 PWM 控制、并行运动规划
• 3D 打印公差配合、机械结构设计
• 蓝牙无线控制、App 开发入门

资源链接

• 组装指南：GitHub Assembly Instructions
• STL 文件：GitHub 3D Printing Files
• 上位机/源码：LittleArm GitHub 总仓库