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1、机械臂小车机械臂小车使用说明书使用说明书北 京 百 科 融 创 教 学 仪 器 设 备 有 限 公 司目 录目 录一、 前言.11.1 整体介绍.11.2 注意事项.1二、 上电检测.4三、机械臂手动控制器说明.6四、机械臂说明.104.1 舵机控制.104.2 重力加速度传感器.114.3 过流保护.114.4 机械臂抖动.12五、 机械臂核心板说明.125.1 图示说明.125.2 静电保护.135.3 降压电路.135.4 电流检测.14六、 ARM-STM32 核心板说明.15七、 程序下载说明.157.1 STM32 芯片程序下载.157.1.1 JLink 安装.157.1.2 硬
2、件连接.177.1.3 J-Flash ARM 下载程序.187.2 CPLD 芯片程序下载.267.2.1 硬件连接.267.2.2 程序下载.26第 1 页一、前言一、前言1.1 整体介绍整体介绍机械臂小车主要由机械臂手动控制器、 机械臂、 机械臂核心板、 ARM-STM32核心板四部分组成。机械臂采用六个舵机和铝合金支架构成，具有六个自由度，能 灵 活 抓 取 物 体 。 机 械 臂 核 心 板 控 制 芯 片 为 STM32F407VGT6 和EPM240T100C5N，主要实现串口指令解析、舵机 PWM 控制、电流检测、角度检测、 CPLD 保护等功能。 ARM-STM32 核心板的
3、主控芯片为 STM32F103VCT6，主要实现接收主车指令、转发指令等功能，系统的整体框图如下。图 1.1.1 系统框图机械臂手动控制器主要用来发送指令，通过按下相关按扭控制机械臂进行相关动作。电流检测电路将电流值转换成电压值，STM32 通过 ADC 采样来判断是否需要触发保护模式（蜂鸣器响，机械臂停止工作）。重力加速度计用来检测机械臂的角度。1.2 注意事项注意事项1、跳帽默认说明：机械臂控制板左边位置 BOOT0 默认不接跳帽，如下图1.2.1 所示。右下位置 J2 默认接跳帽，如下图 1.2.2 所示。图 1.2.1图 1.2.22、接线说明：（1）舵机接口如下图 1.2.3 所示，
4、带有 16 标号的导线与六个接口从左往右依次连接。第 2 页图 1.2.3（2）重力加速度计与机械臂控制板连接如下图 1.2.4，1、2、3 号接口分别对应相连。图 1.2.4（3）手动控制器与控制板相连如下图 1.2.5。第 3 页图 1.2.5在机械臂工作过程中，如果出现舵机损坏需要更换的情况，需要注意一下舵机的安装方式。确保机械臂在图 2.4 所示状态时，舵机转轴转动到 90 度的位置。否则机械臂控制会出现偏差。注意，底座舵机安装过程如下：（1）底板上以 3cm 单通铜柱固定（4 个+4 个防滑螺母）；（2）底座旋转舵机用圆头 Y4 螺丝固定（4 组螺杆+螺母），如图 1.2.3 所示：
5、图 1.2.3舵机自带连接器安装到自带底座旋转盘的支杆上（4 个圆头 Y3 螺杆），如图 1.2.4 所示：图 1.2.4第 4 页固定底座舵机时应将舵机调至中间位置,再将底座银色内环调至图 1.2.3 所示，将座旋转盘支杆用双通 6mm（2 个）铜柱固定，中间用 Y3 圆头螺杆固定（1个），如图 1.2.5 所示：图 1.2.53、不能强制转动舵机，否则会导致舵机损坏。4、当蜂鸣器警报，机械臂停止工作时，说明因电流过大系统触发了保护机制，这时重新启动即可。5、如果系统上电后，某一指示灯不亮，可能是导线接触不良，检查相关导线重新连接即可。例如电源指示灯不亮，可能是电源线接触不良；手动控制器上指
6、示灯不亮，可能是串口线接触不良。二、上电检测二、上电检测图 2.1 小车整体图小车整体实物图如上图 2.1 所示，为确定小车能正常工作，需要进行上电检测：（1）检查各导线是否正确连接，若有松动、断开或错连，请将其正确连接（注意串口线连接到机械臂手动控制器上标有 “连接机械臂” 字样背面串行接口。第 5 页图 2.2 电源开关位置（2）打开上图 2.2 所示电源开关，按下图 2.3 中所示标号为 4 的开关，使系统上电。图 2.3 机械臂核心板（3）将下图 3.1 手动控制器上档位开关旋至档位I，按下 16 任意按扭，若机械臂运动至图 2.4 状态，则说明系统工作状况良好。第 6 页图 2.4（
7、4）用机械臂手动控制器控制机械臂运动，测试机械臂运动是否正常。三、机械臂手动控制器说明三、机械臂手动控制器说明下图 3.1 为机械臂手动控制器的控制面板。图 3.1 机械臂手动控制器手动控制器控制说明（以下动作的初始动作均为图 2.4 所示状态）：1、底座旋转按扭：控制底座舵机，按上为向右旋转，按下为向左旋转（描述中涉及到运动方向的默认为在小车前方观察， 为了更清楚的展示机械臂的各运动状态，图 3.2图 3.11 均为侧面拍摄），向右旋转到极限位置如图 3.2，向左旋转到极限位置如图 3.3。第 7 页图 3.2图 3.32、肩关节按扭：控制肩关节舵机，按上为后仰，按下为前倾，后仰到极限位置如
8、图 3.4，前倾到极限位置如图 3.5。图 3.4图 3.53、肘关节按扭：控制肘关节舵机，按上为后仰，按下为前倾，后仰到极限位置如图 3.6，前倾到极限位置如图 3.7。图 3.6图 3.74、腕关节按扭：控制腕关节舵机，按上为向上，按下为向下，向上到极限位置如图 3.8，向下到极限位置如 3.9。第 8 页图 3.8图 3.95、手腕旋转按扭：控制手腕旋转舵机，按上为逆时针旋转，按下为顺时针旋转，逆时针旋转到极限位置如图 3.10，顺时针旋转到极限位置如图 3.11。图 3.10图 3.116、手指开合按扭：控制手指开合舵机，按上为手指张开，按下为手指闭合，张开到极限位置如图 3.12，闭合到极限位置如图 3.13。图 3.12图 3.13第 9 页7、档位开关，从左往右依次是：I 档：机械臂运动至静止状态，即小车运动时机械臂的最省力状态，即图2.4 所示。II 档：机械臂抓取物体状态，即机械臂进行抓取物体动作，如下图 3.14。图 3.14III档： 机械臂放回物体状态， 即机械臂将物体放回指定位置。 如下图3.15。图 3.15 8、运行控制开关，标定和测试时会用到，下面会讲到。9、模式切换开关，往左拨为标定，往右拨为到达。当我们测试的时候，如果机械臂没有完成预定的动作（即I、II、III中某一状态），我们就需要对机械臂进
