可编程三轴机械臂套件：Arduino + 蓝牙 本地/远程双模控制

核心硬件清单

软件工具

• Arduino IDE：固件开发
• MIT App Inventor 2：可视化开发Android控制App（Google Play免费下载：MJRoBot Arduino Robot Arm Control）

功能规格

机械臂具备两大核心功能：

• Program(编程/教导)：记录三维空间位置，每条记录为一「步骤」
• Run(运行)：按序执行已记录步骤，循环直到ABORT指令

主要特性：

• 支持3/4 DOF机械臂(腰/肩/肘/夹爪)
• 双控制模式：LOCAL(本地电位器) ↔ REMOTE(Android App滑块)，编程中可随时切换
• 多通道反馈：彩色LED + 16×2 LCD + 蜂鸣器声光报警
• 远程触发声光报警功能

机械结构与自由度定义

• Base(腰/底座)：水平旋转，标准舵机约180°
• Shoulder(肩)：垂直平面抬升/降低
• Elbow(肘)：前伸/后缩
• Gripper(夹爪)：开合抓取

电路设计要点

关键注意事项：

1. 舵机选型至关重要：廉价MG995等国产模拟舵机易抖动、扭矩不足；数字舵机(300Hz)配合标准Servo.h(50Hz)可能需修改库定时器频率
2. 若舵机抖动严重，增加代码中delay给舵机足够到位时间
3. 所有地线(GND)必须可靠连通：外接电源负极、Arduino GND、舵机信号线地

代码架构与核心逻辑

项目采用多文件模块化结构：

关键常量定义

// ArmDefine.h - MeArm 4-DOF参数示例
#define minGrip 15   #define minBase 0    #define minShou 60   #define minElbw 60
#define maxGrip 45   #define maxBase 170  #define maxShou 180  #define maxElbw 150
#define midGrip 30   #define midBase 87   #define midShou 138  #define midElbw 100

// SainSmart 3-DOF参数(注释备用)
/* #define minGrip 75  #define minBase 5   #define minShou 5   #define minElbw 0
#define maxGrip 125 #define maxBase 150 #define maxShou 155 #define maxElbw 0
#define midGrip 100 #define midBase 90  #define midShou 90  #define midElbw 0 */

标定方法： 电位器置中，PWM映射默认0-255→0-179°，逐轴转动电位器观察串口/LCD实时角度，记录机械极限无干涉的最小/最大值，回填上述宏定义。

步骤记录数组

int gripPos[100], basePos[100], shouPos[100], elbwPos[100];
int posIndex = 0; // 当前步骤索引，掉电不保持(可扩展EEPROM断电保存)

主循环伪代码

void loop() {
  checkBTcmd();           // 解析蓝牙指令 → command字符串
  defineLocalRemote();    // 根据command切换LOCAL/REMOTE模式
  bool execCmd = digitalRead(execTaskPin) == HIGH || command == "runon";
  if (execCmd) RunProgram(); else recArmPosition();
  command = "";
}

核心函数职责

• checkBTcmd()：从串口缓冲区逐字符组装完整指令字符串
• defineLocalRemote()：处理local/remote/alarm指令，报警强制切入远程模式
• RunProgram()：预处理LED/蜂鸣器，调用ExecuteTask()逐步回放
• ExecuteTask()：递增posIndex，调用armPosition(grip, base, shoulder, elbow)驱动舵机
• recArmPosition()：根据模式读取电位器或App滑块值，实时驱动舵机跟随；按下SAVE键将当前四轴角度写入数组并posIndex++
• armPosition()：将逻辑角度映射为PWM脉宽写入Servo.write()
• readPotenciometers() / readSliders()：分模式读取本地/远程输入，含去抖动/平滑滤波

远程控制App

• MIT App Inventor 2开发，界面含：模式切换、四轴滑块、SAVE/RUN/ABORT按钮、报警触发、连接状态
• Google Play搜索MJRoBot Arduino Robot Arm Control免费安装
• 源码可导入App Inventor二次开发

完整源码与资源

GitHub仓库：https://github.com/Mjrovai/MJRoBot-Programmed-Arm

原理图：Arm Robot Diagram.png

结语

希望本项目助你入门电子、机器人与物联网！更多教程访问博客：MJRoBot.org
来自南半球的问候，下期再见！ — Marcelo