可編程自助取物機械臂

吳天皓

研制背景：

爺爺生病住院，需要人照顧，但爸爸媽媽都很忙，抽不出時間，我想到了在爺爺的床頭安裝一個機械臂，幫助爺爺拿物品、按鈴，可市面上的機械臂動輒上萬元，而且調測方法復雜，需要專業人員指導操作，所以我決定自己制作一個可編程自助取物機械臂。

設計思路：

通過單片機控制伺服電機，實現機械臂抓取、旋轉、伸縮等動作，通過增加伺服電機的數量及調整連桿的長度，實現不同距離的自助取物。

制作過程：

1.確定伺服電機的類型：單總線回讀數字伺服電機。它具備角度回讀、多種角度工作模式切換功能，控制簡單，電機內部有一塊主控芯片，只需一條命令即可實現電機控制。

2.確定電機負荷：左右旋轉、前后翻轉的電機負荷設定為2千克，機械爪子抓取的伺服電機負荷設定為3千克。

3.確定伺服電機的數量：控制機械臂左右旋轉的伺服電機設定為1個，旋轉角度為360°；為了使機械臂更加靈活，控制機械臂前后翻轉的伺服電機設定為3個；控制機械爪子閉合、打開、抓取的伺服電機設定為1個；控制機械爪子翻轉的伺服電機設定為1個。

4.確定單片機及遙控器通信模塊，通信方式為藍牙通信，有效通信距離為6米。

5.組裝硬件。

6.將單片機的USB接口與筆記本電腦相連，運行單片機控制程序，通過對單個伺服電機動作的控制完成對機械臂單個動作的編程。

7.將遙控器的按鍵與機械臂動作綁定，最多可綁定12套動作，目前綁定5套動作。

創新點：

可編程自助取物機械臂可自動取物，調測簡單，經濟實用。預先設置好各種物品的大概位置后，患病在床、行動不便的人通過遙控器控制機械臂，可以照顧自己。

完善設想：

1.增加語音模塊，用語音控制機械臂。

2.增加可編程履帶底盤，加裝攝像頭，實現較大范圍內的自助取物。

指導老師 高瓊林 魏炯