基于dragonboard 410c的机械手臂（一）

     机器人也是现在比较热门的，尤其是仿生机器人的推出，更是震惊了世界，我也想亲手做一个，但是太复杂了只能想想。既然做机器人不现实，那就做个机械手臂吧，毕竟做机器人也是从做机械手臂开始的。所以就准备用410c的开发板做一个机械手臂，于是就去看了一下，搜集了一下资料。

      相信说到机械手臂大家脑海中都会自己脑补各种机械手臂，机械手臂是机械人技术领域中应用的最广泛的自动化机械装置，在很多领域，像工业、医疗、农业等领域都可以看到他们的身影。虽然形态各异，但是他们都是接受命令并且精确的定位到三维或二维空间上的某点进行作业。

      根据手臂结构形式的不同可以分为多关节机械手臂、直角坐标系机械手臂、球坐标系机械手臂、极坐标机械手臂、柱坐标机械手臂等。





图 机械手臂（来源于网络）

     你知道机械手臂是如何控制的吗？一般是用舵机和大量的传感器来共同达到控制的目的。所以要做机械手臂，了解舵机是必不可少的。

     舵机是一种位置（角度）伺服的驱动器，适用于那些需要角度不断变化并可以保持的控制系统。在现在的高档遥控玩具、如：飞机、机器人等领域已经得到了普遍应用。
     舵机主要是由外壳、电路板、驱动马达、减速器与位置检测元件构成。其工作原理是主控制器发出信号给舵机，经由电路板上的IC驱动无核心马达开始转动，透过减速齿轮将动力传至摆臂，同时由位置检测器送回信号，判断是否已经到达定位。位置检测器其实是可变电阻，当舵机转动时电阻值也会随之变化，只要检测电阻值便可以知道转动的角度。
     一般的伺服电机是将细铜线缠绕在三级转子上，当电流流经线圈时便会产生磁场，与转子外围的磁铁产生排斥作用，进而产生转动的作用力。依据物理学原理，物体的转动惯量与质量成正比，因此要转动质量愈大的物体，所需的作用力也愈大。舵机为求转速快、耗电小，于是将细铜线缠绕成极薄的中空圆柱体，形成一个重量极轻的无极中空转子，并将磁铁置于圆柱体内，这就是空心马达。





图 舵机（来源于网络）
   



舵机控制原理图

      舵机的伺服系统是由可变宽度的脉冲来进行控制，脉冲的参数有最小值、最大值和频率。一般舵机的基准信号周期都是20ms，宽度为1.5ms。这个基准信号定义的位置为中间位置。中间位置的定义就是从这个位置到最大角度与最小角度的量完全一样。例如：180度就是90度。如果控制系统不停的发出脉冲，舵机的角度就不会一直改变。



图 舵机周期



图 舵机角度控制

     如图当舵机收到一个小于1.5ms的脉冲，会逆时针旋转一定角度。当接收到的脉冲大于1.5ms,会顺时针旋转一定的角度。
     到此，关于机械手臂的基本知识了解了一点了，后面就是选择材料了。