我造了一台“指哪抓哪”的神奇机械臂“Explorer Arm”！

  历时近一个月，我又完成了一个新项目—— 一台神奇的机械臂“Explorer Arm”。先奉上视频：
  

    
  自从自制了机械臂“Good Arm”之后，我对机械臂的兴趣度提高了不少。于是，我打算再造一台功能更加完善的机械臂。于是，在肝了几周后，一台全新的作品：机械臂“Explorer Arm”诞生了！
  在设计之前，我总是喜欢个自己立一个目标，这次也不例外。作为一台机械臂，最重要的，当然是可操作性和实用性。因此，我认为这台作品应该更加小巧，可以实现夹持器的切换；并且能够运行实用的程序，最好加上视觉识别功能，让它能够进行视觉跟踪，并抓取用户指定的物体，达到“指哪抓哪”的效果。（令我兴奋的是，最后，这一功能居然实现了！）
  话不多说，我先为大家介绍它的机械部分吧！这台机器人的机械部分，依旧使用3D打印技术进行辅助制造。以下是3D设计图样：







  打印好的结构件：



  其中，每段机械臂都由MG995舵机以双轴输出控制，保证其稳定性。
  接下来开始组装。首先安装底座上的舵机：

  安装组成XY关节的第二个舵机，并装上第一段机械臂：

  在其末端固定上一个舵机支架：

  装配第二段机械臂：

  在第二段机械臂末端再安装一个舵机支架，为装配末端执行器做准备：


  然后，就是至关重要的末端执行器（EOAT）了。在我制作的两台机械臂中，机械夹爪都是最令我煞费苦心的部分。在“Good Arm”中，我采用双层设计，上层是平行夹持器，下层则是角度夹持器。这样做虽然可行，但太占空间。考虑到这台机械臂还需要安装视觉传感器，因此，双层设计明显不是好办法。那还有什么解决办法呢？我想出一个好点子：通过改变末端执行器的机构来实现夹爪的切换。说干就干，我马上做出了成品：

  安装到支架上的效果：

  它利用了四杆机构的特性。在平行夹持器形态（即上图）中，舵机通过驱动一组平行双曲柄机构，进而控制夹爪平行靠拢夹紧物体。如果用户需要切换到角度夹持器形态，只需要将两个从动曲柄末端的位置进行更换即可。这个设计，通过改变机构中机架的长度，从而实现平行夹持器与角度夹持器之间的切换。怎么样，是不是很巧妙？  角度夹持器形态：

  把末端执行器装到机械臂上的效果：


  这样，我们的机械部分就大功告成了！接下来，就是“Explorer Arm”的电子电路部分。上一台机械臂“Good Arm”采用Arduino uno加上众灵科技二十四路舵机驱动板的“强势组合”，但这个组合有一个致命缺陷，那就是所占空间太大，没有太多位置再来安放其他传感器，成本又高，对更加小巧，且需要实现更多功能的“Explorer Arm”来说，这明显不是一个好的选择。于是，我选择使用更加小巧的arduino nano。

  这款小巧的板子，显然更适合这个新项目。把它插在扩展板上，就可以方便地进行接线了！如图：

  在这台机械臂中，我打算采用众灵科技的电池进行供电，电压更大，动力更强劲，还可以进行充电。用arduino nano的数字引脚2至8来进行舵机的驱动，数字9号引脚连接一个安装在底座上的轻触开关，以感应是否有人按下按键。除此之外，我还使用了一组12C引脚连接视觉传感器。
  “Explorer Arm”所使用的视觉传感器是sentry1视觉传感器（如下图）。它的价格只有100多块，但是性能还不错，支持12C和串口等通讯方式，支持颜色识别、色块识别、球体识别等多种算法，支持包括arduino在内的很多开发板。在这台机器人当中，我利用了它的色块检测算法，识别红色小方块并传回数据，让arduino nano控制机械臂进行跟踪，在小方块的诱导下一步步实现对目标物的抓取。

  接好线的机器人的样子（记得要把线整理一下哦）：

  最后，就要为机器人“注入灵魂”了。这回，我用arduino IDE进行编程。
  部分程序截图：


  这些程序使得机械臂能够实现两个功能，一是自带程序（如握手、浇花、夹爪开合等）之间的切换，二是让机械臂识别并跟踪红色小方块，在小方块的诱导下一步步实现对目标物的抓取。


arm.zip

  注意注意：由于arduino nano不是专门的舵机控制板，因此，在使用控制舵机旋转的“writeMicroseconds()”函数时，不能实现舵机旋转延时的效果，这时，我们需要引入一个for循环，让舵机从一个角度开始，循序渐进转到我们需要的角度。比如下面这段程序：

  
  “Explorer Arm”在执行浇花的动作：

  “Explorer Arm”进行视觉跟踪：

  “Explorer Arm”在抓取橡皮：

  总体来说，“Explorer Arm”最终的效果令人满意，实现了我造这台机械臂的初衷。当然，它还有进步的空间，欢迎大家提出意见。感兴趣的伙伴们，赶快造起来吧！！！

优秀

不愧是作者，连管理员也称“优秀”