基于Arduino的平衡车机械臂

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引言

在这篇文章中，我们将一起探索如何构建一个两轮驱动的机器人车，并配备有一个机器人臂，这个项目适合初学者，并且可以在动态环境中执行各种操作任务。这个项目在摩洛哥的Orange Digital Center开发，这是一个致力于促进创新、创造力和快速原型制作的场所。在这里，个人和团队可以访问到最先进的工具，包括3D打印机、激光切割机以及各种电子和机械资源。本文将详细介绍所需的材料、步骤以及如何测试和组装这个机器人。

材料准备

在开始构建两轮驱动车与机器人臂之前，我们需要准备以下硬件：

1. 面包板 - 用于无需焊接即可制作临时电路的板。
2. 蓝牙模块（HC-05或HC-06） - 用于通过蓝牙进行无线通信。
3. L293D电机驱动器 - 用于控制电机的方向和速度。
4. PCA9685伺服驱动器 - 一个16通道，12位PWM驱动器，用于控制多个伺服或LED。
5. SG90伺服电机（x5） - 常用于机器人技术中的迷你伺服电机。
6. Arduino Uno - 基于ATmega328P的流行微控制器板。
7. 开/关开关 - 用于控制电路电源的基本开关。
8. DC电源插孔 - 用于Arduino板的电源输入。
9. 18650锂离子电池（x2） - 每个额定为2200mAh和3.7V的可充电锂离子电池。
10. 两轮机器人车套件 - 包括构建基本两轮机器人所需的组件，具有电动轮和平衡辅助轮。
11. 3D打印机器人臂 - 由3D打印部件组成。我们将在3D建模部分提供STL文件。
    
    
    

步骤1：操作两轮驱动电机

首先，我们需要连接L293D电机驱动器来控制电机的方向和速度。具体连接如下：

• 将L293D的VCC1引脚（Pin8）连接到Arduino的5V引脚，为L293D的逻辑电路供电。
• 将L293D的GND引脚（Pin 4和Pin 5）连接到Arduino的GND引脚。
• 将L293D的VCC2引脚（Pin 16）连接到电池的正极，为电机供电。
• 将L293D的GND引脚（Pin 12和Pin 13）连接到电池的负极。
• 将第一个直流电机的一个端子连接到L293D的OUT1（Pin 3）。
• 将第一个电机的另一个端子连接到L293D的OUT2（Pin 6）。
• 将第二个直流电机的一个端子连接到L293D的OUT3（Pin 11）。
• 将第二个电机的另一个端子连接到L293D的OUT4（Pin 14）。
  

步骤2：设计3D打印的机器人臂部件

接下来，我们需要使用CAD软件设计机器人臂的每个部件，使其符合所需的尺寸和功能。机器人臂由几个关节组成，可以进行旋转、弯曲和伸展等动作。

步骤3：使用PCA9685驱动器测试伺服电机

在这一步中，我们将使用PCA9685伺服驱动器测试伺服电机。PCA9685允许精确控制多个伺服，非常适合控制机器人臂的关节，确保它们正确响应。这将有助于在最终组装前验证臂的运动并确保伺服电机正常工作。

步骤4：使用PCA9685驱动器和蓝牙通信测试伺服电机

这一步我们将测试伺服电机，并使用蓝牙模块无线发送命令到伺服电机，确保它们正确响应。这将有助于在最终组装前验证臂的运动并确保伺服电机正常工作。

步骤5：配置蓝牙控制应用

在这一步中，我们将配置蓝牙应用以与Arduino通信，并上传代码到Arduino板。这将建立应用和伺服电机之间的连接，允许你通过应用界面测试和微调机器人臂的控制。

步骤6：组装和测试机器人

在这一步中，我们将组装机器人的所有组件，包括两轮底盘、机器人臂、伺服电机和电子设备。两轮底盘也通过蓝牙使用相同的应用进行控制，特别是使用滑块6（标记为Servo6）。

步骤7：测试

这是一个伟大的教育项目，有很多修改的空间。你可以使用更大的5V伺服电机来扩大两轮机器人或机器人臂的规模。另一个修改可能涉及将标准轮子换成全向轮或麦克纳姆轮，使机器人平台更加灵活。当然，这些修改将需要对3D模型和代码进行调整。一个潜在的改进可能是机器人臂的速度。通过更好的编程，手臂可以更快、更平滑地移动。如果手臂移动得太慢或有抽搐动作，可能是由于电池电量低。更换电池应该可以解决这个问题。我希望这个项目能帮助你学到新东西，最重要的是，玩得开心！

希望你喜欢这个项目，并在构建过程中找到乐趣！如果你有任何问题或需要帮助，欢迎在评论区交流。

作者：Svan.

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