【开源】四轴机械臂控制系统

二哲科技

1.介绍
最近搞了一个四轴机械臂，准备给机械臂做一个控制界面系统，刚好就拿迪文屏来做，主要用旋转控件来做，看了一下旋转控件的功能，发现是可以满足机械臂控制系统的需求。本来想用新版设计软件来做的，不过制作过程中有些控制有问题，所以这次设计最终还是用老版设计软件完成的。

2.设计想法
上面提到主要用旋转控件来做，原因是机械臂的动作是旋转的，而我想把机械臂的动作实时反应到屏幕上，而这就需要用到旋转控件了，几轴就需要用几个。不像以往的机械臂控制系统，只反应个机械臂的角度数值，而是要反应机械臂的动作，真正实时的在屏幕上能看到机械臂当前的姿态。

3.设计
还是素材的准备，为了让界面富有科技感，我采用的都是比较有科技化的元素，下面是我设计的界面和机械臂的元素。

图1

这次设计主要分为三个界面，分别是首页界面、控制界面、自动界面，首先是首页设计，这里就是一个普通的背景+基础触摸。

图2

接下来就是控制界面了，控制界面相对比较复杂，需要放上机械臂的所有部件，界面左边是机械臂实时的反馈情况，右边是控制功能，同时还有切换到Auto的界面。从设计界面上看，左边的机械臂比较凌乱，这是正常的因为用到的是旋转控件，而旋转控件只能向正方向旋转，而我为了让机械臂的状态能回到负方向，所以图片都是旋转到最左边的图片。

图3

最后就是自动界面了，这个界面左边和控制界面是一样的，实时反应机械臂的状态。右边则是记录自动时所需要的动作的。可以添加和删除动作，最多可以记录5个动作。

图4

界面设计完成，接下来就是代码设计了。

第一步是要获取当前控制的角度。

1. //获取机械臂状态
   
2. void get_arm_config_status()
   
3. {
   
4.     u8 i = 0;
   
5.    
   
6.     for(i = 0;i < 4;i++)
   
7.     {
   
8.         arm_angle_value[i] = Read_Dgus(0x1100 + i * 2);
   
9.         //Write_Dgus(0x1110 + i * 2, Va[i]);
   
10.     }
    
11. }

复制代码

之后就是设计机械臂的运动，机械臂的运动是需要过程的，所以设置完角度后，机械臂是缓慢运动到指定位置的，而不是立马跳到指定位置的，所以这里需要一个过程，而且为了让系统电源压力小，所以需要一个轴一个轴的进行运动，下面是设计代码。

1. //设置机械臂角度
   
2. void set_arm_angle()
   
3. {
   
4.     int i = 0;
   
5.     for(i = 0;i < 4;i++)
   
6.     {
   
7.         if(arm_angle_value[i] != arm_angle_value_last[i])
   
8.         {
   
9.             if(arm_angle_value[i] < arm_angle_value_last[i])
   
10.             {
    
11.                 arm_angle_value_last[i]--;
    
12.             }
    
13.             else
    
14.             {
    
15.                 arm_angle_value_last[i]++;
    
16.             }
    
17.             Write_Dgus(0x1110 + i * 2, arm_angle_value_last[i]);
    
18.             if(i == 1)  //第二轴运动
    
19.             {
    
20.                 u16 armiii_pos_x = 0;
    
21.                 u16 armiii_pos_y = 0;
    
22.                 u16 armiv_pos_x = 0;
    
23.                 u16 armiv_pos_y = 0;
    
24.                
    
25.                 armiii_pos_x = sin((float)(225 - arm_angle_value_last[i]) * TRIGONOMETRIC) * 80 + armii_start_pos[0];
    
26.                 armiii_pos_y = cos((float)(225 - arm_angle_value_last[i]) * TRIGONOMETRIC) * 80 + armii_start_pos[1];
    
27.                 armiv_pos_x = sin((float)(180 - arm_angle_value_last[i+1]) * TRIGONOMETRIC) * 83 + armiii_pos_x;
    
28.                 armiv_pos_y = cos((float)(180 - arm_angle_value_last[i+1]) * TRIGONOMETRIC) * 83  + armiii_pos_y;               
    
29.                
    
30.                 armiii_current_pos[0] = armiii_pos_x;
    
31.                 armiii_current_pos[1] = armiii_pos_y;
    
32. 
    
33.                 OneSendData4(armiii_pos_x/256);
    
34.                 OneSendData4(armiii_pos_x%256);
    
35.                 OneSendData4(armiii_pos_y/256);
    
36.                 OneSendData4(armiii_pos_y%256);
    
37. 
    
38.                 Write_Dgus(0x2100 + 4, armiii_pos_x);   //第三轴的位置
    
39.                 Write_Dgus(0x2100 + 5, armiii_pos_y);
    
40.                 Write_Dgus(0x2200 + 4, armiv_pos_x);   //第三轴的位置
    
41.                 Write_Dgus(0x2200 + 5, armiv_pos_y);
    
42.             }
    
43.             else if(i == 2)
    
44.             {
    
45.                 u16 armiv_pos_x = sin((float)(180 - arm_angle_value_last[i]) * TRIGONOMETRIC) * 83 + armiii_current_pos[0];
    
46.                 u16 armiv_pos_y = cos((float)(180 - arm_angle_value_last[i]) * TRIGONOMETRIC) * 83 + armiii_current_pos[1];
    
47.                
    
48.                 Write_Dgus(0x2200 + 4, armiv_pos_x);   //第三轴的位置
    
49.                 Write_Dgus(0x2200 + 5, armiv_pos_y);
    
50.             }
    
51.             break;
    
52.         }
    
53.     }
    
54. }

复制代码

这里设计了对所有的按键做处理，其中添加和开始是自动界面需要的，下面是具体设计代码。

1. //获取按键状态
   
2. void  get_key_status(u16 addr)
   
3. {
   
4.     u16 Va=Read_Dgus(addr);
   
5.     //u16  V1=Read_Dgus(0x0f01);
   
6.     if(Va != 0x0000)
   
7.     {           
   
8.         if(Va == 0x0001)    //复位
   
9.         {
   
10.             Write_Dgus(0x1100 + 0, 0);
    
11.             Write_Dgus(0x1100 + 2, 0);
    
12.             Write_Dgus(0x1100 + 4, 0);
    
13.             Write_Dgus(0x1100 + 6, 90);
    
14.         }
    
15.         else if(Va == 0x0002)   //添加
    
16.         {
    
17.             if(arm_auto_cnt < 5)
    
18.             {
    
19.                 u8 i = 0;
    
20.                 u8 send_str[30] = {0};
    
21.                 for(i = 0;i < 4;i++)
    
22.                 {
    
23.                     arm_auto_list[arm_auto_cnt][i] = arm_angle_value[i];
    
24.                 }
    
25.                 sprintf(send_str, "I:%d II:%d III:%d IV:%d", arm_auto_list[arm_auto_cnt][0], arm_auto_list[arm_auto_cnt][1], arm_auto_list[arm_auto_cnt][2], arm_auto_list[arm_auto_cnt][3]);
    
26.                 write_dgus_vp(0x1500 + 0x20 * arm_auto_cnt, send_str, 16);
    
27.                 arm_auto_cnt++;
    
28.             }
    
29.             
    
30.         }
    
31.         else if(Va == 0x0003)   //开始
    
32.         {
    
33.             auto_start_flag = 1;
    
34.             auto_start_cnt = 0;
    
35.         }
    
36.         else if(Va == 0x0004)   //停止
    
37.         {
    
38.             auto_start_flag = 0;
    
39.             Write_Dgus(0x1100 + 0, arm_angle_value_last[0]);
    
40.             Write_Dgus(0x1100 + 2, arm_angle_value_last[1]);
    
41.             Write_Dgus(0x1100 + 4, arm_angle_value_last[2]);
    
42.             Write_Dgus(0x1100 + 6, arm_angle_value_last[3]);
    
43.         }
    
44.         else if(Va >= 0x0010 && Va <= 0x0014)   //删除内容
    
45.         {
    
46.             u16 delete_select = Va - 0x0010;
    
47.             if(arm_auto_cnt > delete_select)   //有删除的内容
    
48.             {
    
49.                 u8 i = 0;
    
50.                 u8 send_str[30] = {0};
    
51.                 for(i = delete_select;i < arm_auto_cnt - 1;i++)
    
52.                 {
    
53.                     memcpy(arm_auto_list[i], arm_auto_list[i + 1], 8);
    
54.                 }
    
55.                 memset(arm_auto_list[i], 0, 8);
    
56.                 for(i = delete_select;i < arm_auto_cnt - 1;i++)
    
57.                 {
    
58.                     sprintf(send_str, "I:%d II:%d III:%d IV:%d\0", arm_auto_list[i][0], arm_auto_list[i][1], arm_auto_list[i][2], arm_auto_list[i][3]);
    
59.                     write_dgus_vp(0x1500 + 0x20 * i, send_str, 16);
    
60.                 }
    
61.                 memset(send_str, 0, 30);
    
62.                 write_dgus_vp(0x1500 + 0x20 * i, send_str, 16);
    
63.                 arm_auto_cnt--;
    
64.             }
    
65.         }
    
66.         Write_Dgus(addr, 0);
    
67.     }
    
68. }

复制代码

最后就是自动动作功能了，主要采用了一个标志位判断是否需要自动运动，同时自动运动需要两个位置才能进行。自动运动的功能，就是判断当前位置是否到达运动的位置，如果到了，就可以开始下一个动作了。

1. //自动运动
   
2. void auto_run()
   
3. {
   
4.     if(auto_start_flag == 1 && arm_auto_cnt >= 2)   //动作必须两个及以上
   
5.     {
   
6.         if(memcmp(arm_angle_value, arm_auto_list[auto_start_cnt], 8) != 0) //不等于
   
7.         {
   
8.             Write_Dgus(0x1100 + 0, arm_auto_list[auto_start_cnt][0]);
   
9.             Write_Dgus(0x1100 + 2, arm_auto_list[auto_start_cnt][1]);
   
10.             Write_Dgus(0x1100 + 4, arm_auto_list[auto_start_cnt][2]);
    
11.             Write_Dgus(0x1100 + 6, arm_auto_list[auto_start_cnt][3]);
    
12.         }
    
13.         else if(memcmp(arm_angle_value_last, arm_auto_list[auto_start_cnt], 8) == 0) //当前运动等于目标
    
14.         {
    
15.             auto_start_cnt++;
    
16.             if(auto_start_cnt >= arm_auto_cnt)
    
17.             {
    
18.                 auto_start_cnt = 0;
    
19.             }
    
20.         }
    
21.     }
    
22. }

复制代码

4.演示

给大家看看实际的效果图。

首页效果图

图5

默认位置控制效果图。

图6

进行角度控制的效果图。

图7

自动运动时的效果图。

图8

5.总结

这个设计想法来源于我之前做的一个机械臂上位机，感觉在迪文屏上也可以实现，就试了以下，果然没有问题，后面加上实际的机械臂后，我再给大家看一下实际的效果。

演示视频：https://www.bilibili.com/video/BV1oM4y1s7WZ/

代码和工程：

海东占宇

顶、、、、、、、、、、

海东占宇

学习了，，，。