? ? ? ?隨著“中國制造2025”的不斷推進，工業(yè)發(fā)展的腳步將會越來越快，在這個過程中，工業(yè)機械臂占據(jù)著不可動搖的地位，工業(yè)機械臂的使用率直接影響著工業(yè)發(fā)展的速度，所以對機械臂的研究要放在重中之重。

? ? ? ?機械臂是具有模仿人類手臂功能并可完成各種作業(yè)的自動控制設(shè)備，這種機器人系統(tǒng)有多關(guān)節(jié)連結(jié)并且允許在平面或三度空間進行運動或使用線性位移移動。構(gòu)造上由機械主體、控制器、伺服機構(gòu)和感應(yīng)器所組成，并由程序根據(jù)作業(yè)需求設(shè)定其一定的指定動作。

? ? ? ?目前機械臂是在機器人技術(shù)領(lǐng)域中得到最廣泛實際應(yīng)用的自動化機械裝置，在工業(yè)制造、商業(yè)、農(nóng)業(yè)、醫(yī)療救援、娛樂服務(wù)、軍事、甚至在太空探索等領(lǐng)域中都可以使用。

? ? ? ?本文將以串聯(lián)機械臂作為研究對象，來分享一下串聯(lián)機械臂的結(jié)構(gòu)設(shè)計及運動控制。

一、串聯(lián)機械臂的結(jié)構(gòu)設(shè)計

? ? ? ?該項目利用探索者平臺制作。以6自由度串聯(lián)機械臂為例，其驅(qū)動系統(tǒng)采用大扭矩舵機和小扭矩舵機、執(zhí)行末端為夾持機構(gòu)。【詳細的樣機組裝步驟圖可加QQ交流群：221964861進行獲取】

二、串聯(lián)機械臂的運動算法

? ? ? ?串聯(lián)機械臂的運動控制有兩種，一種是正運動控制，一種是逆運動控制。

（1）串聯(lián)機械臂正運動學(xué)

? ? ? ?串聯(lián)機械臂的正運動簡單來說是指確定每個關(guān)節(jié)舵機轉(zhuǎn)動的角度，從而確定機械臂端點位置。這種方法在調(diào)試時對于少量自由度的機械臂比較實用，但是當自由度增加時，調(diào)試復(fù)雜程度也會隨之增加。比如下方這個3自由度機械臂（不含執(zhí)行器），我們只需要確定其3個關(guān)節(jié)上的舵機轉(zhuǎn)動角度α，θ，β，即可確定執(zhí)行端的位置（暫時不考慮臂長的因素）。

? ? ? ?串聯(lián)機械臂的逆運動學(xué)簡單來說是指確定端點的位置，然后通過算法計算出各關(guān)節(jié)需要轉(zhuǎn)動的角度自動調(diào)整到合適的位置。

? ? ? ?這里給大家介紹一種三自由度機械臂（不含執(zhí)行器）逆運動的算法：建立一個以底部自由度運動中心為原點空間直角坐標系，將3自由度機械臂放置到坐標系中，將原點與端點的空間連線投影到xy平面上，已知機械臂臂長和端點坐標，通過三角函數(shù)推導(dǎo)出各個關(guān)節(jié)所需轉(zhuǎn)動的角度。

? ? ? ?在上面的公式中，我們已知量是端點坐標（X3，Y3，Z3）與臂長a，b，需要求解出θ5，θ2，θ1。該公式也可以逆推用于3軸機械臂正運動學(xué)計算。

一、主要使用的器材

? ? ? ?主控板、擴展板、舵機、鋰電池。

二、電路連接

? ? ? ?按照下圖中的舵機接線進行電路連接：由下至上4、7、11、3、8、2。

? ? ? ??實驗功能：實現(xiàn)六自由度串聯(lián)機械臂搬運的效果。

? ? ? ?將以下參考程序下載到主控板中，下面提供的是 main.c 的代碼?！驹敿毜某绦蛟创a可加QQ交流群：221964861進行獲取】