Arduino - 通过网络控制手臂机器人

关于这个项目

如果您是初学者，我建议您阅读以下教程：

• Arduino - 电机
• Arduino - 伺服电机
• Arduino - 无线网络

1.演示

2. 用户界面

机械臂有6个电机。

• A区：控制电机2、3、4（控制三个手关节）
• B 区：控制电机 1（控制底座）
• C 区：控制电机 5（控制夹具旋转）
• D 区：控制电机 6（控制夹具）

3. 系统架构

4. 工作流程

客户端 （网络用户界面 - 用 Ja​​vaScript + HTML + CSS 编写）

当用户触摸或扫动手指（或点击或移动鼠标）时，我们可以获得坐标（x，y）。工作流程如下：

在A区的情况下，要计算电机2、3、4的角度，我们需要做一些几何计算 .您可以在本页末尾参考。

服务器端 （Arduino 代码）：

收到客户的一组角度后，六个电机逐渐从当前角度移动到新角度。六个电机应同时移动并达到新的角度。在详细介绍如何控制所有电机之前，让我们先看看如何控制单个电机。假设我们要将电机从当前角度（angle）移动到新角度（new_angle）。由于电机速度很高，我们应该放慢速度。 为此，重复以下两个步骤，直到电机达到新的角度：

• 小步移动电机。
• 暂停一小段时间，然后再移动一步。

下图说明了当新角度大于当前角度时的上述方案：

Wherestep_num 是电机必须走的步数。 步骤和时间 是预定义的值。后两个决定速度和流畅度。 以上仅针对一台机器人。为了让机器人同时开始移动和到达目的地，我们可以这样做：六个电机走相同的step_num , 但是 step 每个电机的不同。所以我们必须选择step_num 在这个项目中是最大的。

一般来说，Arduino的工作流程如下：

5. 几何计算

让我们将机械臂计算成如下几何问题：

众所周知

• C 是固定的
• 一个已知点 - D 是来自用户的输入
• 一个已知点——CB、BA、AD（分别用b、a、d表示）
• 每个臂节的长度​​求： 角度 C、B、A 解决方案：
• 假设角度 B 和 A 相同
• 添加一些额外的点和线段

计算

• 我们知道点 C 和 D => 我们可以计算出 DC 的长度（用 c 表示）
• 我们也可以计算δ
• 看看三角形 ABE，我们可以推断出 AE =BE 和 ∠E =π - 2α。
• 所以：

• 三角形 CDE 中的余弦定律：

• 将（1）和（2）改为（3），我们有：

简化

• 简化上述内容：

• 既然知道了a、b、c、d，求解上面的二次方程，就可以计算出α的值了。 - 并且 β =π - α - 直到现在我们找到了 β，让我们找到 γ - BDC 和 BDA 三角形中的余弦定律：

• 求解这组方程，我们可以计算出γ。
• 因此，它们所需的角度为：(δ+γ)、β 和 β。这些分别是电机 2、3 和 4 的角度。

6. 源代码

源代码包含两个文件：

• RobotArmWeb.ino :Arduino 代码
• Remote_arm.php :Web 应用程序代码，上传到 PHPoC WiFi Shield 或 PHPoC Shield。 （请参阅本文中的说明。）

您还需要将图像文件 flywheel.png 上传到 PHPoC Shield。

适合初学者的最佳 Arduino 入门套件

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函数参考

• Arduino - 伺服库
• Servo.attach()
• Servo.write()
• Servo.writeMicroseconds()
• Servo.read()
• Servo.attached()
• Servo.detach()
• Serial.begin()
• Serial.println()

代码

• RobotArmWeb
• remote_arm.php

RobotArmWebArduino

#include #include int angle_init[] ={90, 101, 165, 153, 90, 120}; // 当电机直立时。 web中，电机直立时的角度为{0, 90, 130, 180, 0, 0};int angle_offset[] ={0, 11, -15, -27, 0, 137}; // 真实伺服电机和 webint cur_angles[] ={90, 101, 165, 153, 90, 120} 上的角度之间的偏移； // 六个电机的当前角度（度） int dest_angles[] ={0, 0, 0, 0, 0, 0}; // 目标角度int angle_max[] ={180, 180, 160, 120, 180, 137};int angle_min[] ={ 0, 0, 0, 20, 0, 75};int direction[] ={1, 1 , 1, 1, 1 ,-1};int angleSteps[] ={3, 2, 2, 2, 4 ,4}; //每个电机的移动步数（度）Servoservo1;Servoservo2;Servoservo3;Servoservo4;Servoservo5;Servoservo6;Servoservo[6]={servo1,servo2,servo3,servo4,servo5,servo6};PhpocServer服务器(80);PhpocClient 客户端;int stepNum =0;void setup(){ Serial.begin(9600); Phpoc.begin(PF_LOG_SPI | PF_LOG_NET); server.beginWebSocket("remote_arm");伺服1.附加（2）； // 将引脚 2 上的伺服器连接到伺服器对象servo2.attach(3); // 将引脚 3 上的伺服器连接到伺服器对象servo3.attach(4); // 将引脚 4 上的伺服器连接到伺服器对象servo4.attach(5); // 将引脚 5 上的伺服器连接到伺服器对象servo5.attach(6); // 将引脚 6 上的伺服器连接到伺服器对象servo6.attach(7); // 将引脚 7 上的伺服连接到伺服对象 for(int i =0; i <6; i++)servo[i].write(angle_init[i]);}void loop() { PhpocClient client =server.available (); if(client) { StringangleStr =client.readLine(); if(angleStr) { Serial.println(angleStr); int 逗号Pos1 =-1; int 逗号Pos2; for(int i =0; i <5; i++) {commaPos2 =angleStr.indexOf(',',commaPos1 + 1); intangle =angleStr.substring(commaPos1 + 1,commaPos2).toInt(); dest_angles[i] =角度 * 方向[i] + 角度偏移[i];逗号位置 1 =逗号位置 2； } int angle5 =angleStr.substring(commaPos1 + 1).toInt(); dest_angles[5] =角度5 * 方向[5] + 角度偏移[5]；步数 =0; // 分多个小步移动电机，使电机运动平稳，避免电机突然移动。下面是(int i =0; i <6; i++) { int dif =abs(cur_angles[i] - dest_angles[i]); int step =dif / angleSteps[i]; if(stepNum  0) { for(int i =0; i <6; i++) { int angleStepMove =(dest_angles[i] - cur_angles[i]) / stepNum; cur_angles[i] +=angleStepMove; if(cur_angles[i]> angle_max[i]) cur_angles[i] =angle_max[i];否则 if(cur_angles[i]  
remote_arm.phpPHP 
 此代码是网络应用程序。
Arduino - 通过网络控制手臂机器人

WebSocket :null

连接
 

示意图