⑴ 機械臂佔地面積計算公式
G=mg=1KG*10N/kg(9.8N/kg)。關節型機械臂動作靈活，構造緊湊，佔地面積小，公式為G=mg=1KG*10N/kg(9.8N/kg).，相對機器人本體尺寸，其工作空間比較大。此種機械臂在工業中應用十分廣泛，如焊接、噴漆、搬運、裝配等作業。
⑵ 為什麼裝備體的機械爪點連接點可以移動而點那個桿它不能移動
01控制調試基礎
在博文兩軸機械臂+機械爪整體控制板設計與機械爪控制調試 中給出了雙軸機械臂整體控制電路板的設計以及初步調試的過程。本文則完成對於雙臂運動的控制調試。
控制調試包括兩部分的內容：
機械臂的運動動態性能：速度、穩定性、低過沖；
機械位置的運動精度：重復到達位置的位置精度；
02一體化控制電路安裝
1.設置WiFi STC調試器
通過手機選擇USR-WIFI232-195，選擇10.10.100.254進行登錄。然後選擇STA的登錄的WiFI的熱點。
▲ 登錄10.10.100.254進行設置WiFI接入熱點
2.控制板與機械臂其它部件連接關系
下圖顯示了控制板與其它的機械臂的部件連接的關系。
▲ 控制電路板與機械臂其它部件連接關系
03初步測試
1.肘關節運動范圍
min = 3000
max = 14000
step range = 35000
▲ 肘關節線性增加的角度（逆時針旋轉）
2.肩關節運動范圍
對於肩關節的角度處理：
▲ 肩關節線性增加角度
3.測量雙軸移動步數與角度比值
(1) 測試1
記錄起始位置，然後使用m;l; move12正向移動20000步。
▲ 機械臂移動前後的位置
起始位置 關節1:1961 關節2:2672
結束位置 10089 9072
變化數值 δ1：8128 δ2：6400
(2) 測試2
記錄起始位置，然後使用m;l; move12正向移動20000步。
起始位置 關節1: 1972 關節2: 2659
結束位置 10019 9062
變化數值 δ1：8047 δ2：6403
Δ 1 = δ 11 + δ 12 2 = 8128 + 8047 2 = 8087.5 \Delta_{1} = {{\delta _{11} + \delta _{12} } \over 2} = {{8128 + 8047} \over 2} = 8087.5
Δ
1
=
2
δ
11
+δ
12
=
2
8128+8047
=8087.5
Δ 2 = δ 21 + δ 22 2 = 6400 + 6403 2 = 6401.5 \Delta _2 = {{\delta _{21} + \delta _{22} } \over 2} = {{6400 + 6403} \over 2} = 6401.5
Δ
2
=
2
δ
21
+δ
22
=
2
6400+6403
=6401.5
由於 BH38旋轉編碼器初步測試 一周的數值為：N B H 38 = 2 14 = 16384 N_{BH38} = 2^{14} = 16384N
BH38
=2
14
=16384。由此可以得到肩部（關節1），肘部（關節2）旋轉一周的步數N1, N2:
N 1 = 2 14 × 20000 Δ 1 = 2 14 × 20000 8087.5 = 40516.85 N_1 = {{2^{14} \times 20000} \over {\Delta _1 }} = {{2^{14} \times 20000} \over {8087.5}} = 40516.85
N
1
=
Δ
1
2
14
×20000
=
8087.5
2
14
×20000
=40516.85
N 2 = 2 14 × 20000 Δ 2 = 2 14 × 20000 6401.5 = 51188.0 N_2 = {{2^{14} \times 20000} \over {\Delta _2 }} = {{2^{14} \times 20000} \over {6401.5}} = 51188.0
N
2
=
Δ
2
2
14
×20000
=
6401.5
2
14
×20000
=51188.0
N1,N2的比值符合 57HSXXXXEIS ， 42HS48EIS 的步進細分表表格的設置。
為了統一兩個電極的控制，將57HSXXXXEIS（肩部步進電機控制器）的細分設置也設置為512000。重新進行測定。
修改步進電機設置之後，重新上電啟動系統。
起始位置 關節1：1984 關節2:2698
結束位置 8327 9097
位置變化 6343 6399
經過測試可以看到，兩者之間的步進角度比（R s a R_{sa}R
sa
）都接近於：
R s a = S t e p N u m e r A n g l e = 51200 2 14 = 3.125 R_{sa} = {{{\rm{Step}}\,{\rm{Numer}}} \over {Angle}} = {{51200} \over {2^{14} }} = 3.125
R
sa
=
Angle
StepNumer
=
2
14
51200
=3.125
04位置閉環控制
1.一次運動誤差
對應的一次運動誤差是指，僅僅運動一次，然後測量靜止時刻的誤差。生成兩個角度隨機設定值，然後機械臂運行到相應的位置。讀取角度取值，獲取與設定值之間的差值。作為誤差值進行統計。
計算的方式： 根據當前的角度誤差，使用步進角度比(Rsa) 來計算每個關節的移動步距（即移動步驟脈沖個數）和具體的方向。
具體測試的結果見下面的曲線。統計值為：
meanx = -0.15， Var(x) = 51.25
mean(y) = 0.02; Var(y) = 64.66
delx=[7.0, 10.0, 10.0, 7.0, 3.0, 11.0, 17.0, 8.0, 3.0, 5.0, 6.0, 12.0, 12.0, 4.0, 6.0, 1.0, 1.0, 1.0, 8.0, 8.0, 2.0, 6.0, 0.0, 11.0, 8.0, 4.0, 9.0, 2.0, 5.0, 12.0, 5.0, 6.0, 9.0, 7.0, 1.0, 1.0, 2.0, 0.0, 2.0, 1.0, 7.0, 16.0, 2.0, 0.0, 3.0, 5.0, 7.0, 3.0, 12.0, 0.0]
dely=[12.0, 6.0, 8.0, 15.0, 1.0, 5.0, 1.0, 0.0, 7.0, 14.0, 10.0, 10.0, 6.0, 6.0, 2.0, 8.0, 0.0, 2.0, 6.0, 5.0, 5.0, 9.0, 1.0, 10.0, 6.0, 4.0, 1.0, 7.0, 10.0, 11.0, 6.0, 0.0, 6.0, 13.0, 12.0, 1.0, 2.0, 5.0, 16.0, 13.0, 8.0, 4.0, 5.0, 5.0, 6.0, 5.0, 0.0, 3.0, 1.0, 4.0]
1
2
1
2
2.二次運動誤差
mean(x) = -0.094; Var(x) = 4.08
mean(y) = 0.031; Var(y) = 4.28
delx=[1.0, 1.0, 1.0, 2.0, 1.0, 1.0, 1.0, 1.0, 4.0, 3.0, 1.0, 0.0, 4.0, 3.0, 3.0, 0.0, 2.0, 2.0, 1.0, 1.0, 2.0, 2.0, 0.0, 0.0, 2.0, 3.0, 4.0, 0.0, 2.0, 2.0, 2.0, 1.0]
dely=[0.0, 1.0, 3.0, 2.0, 2.0, 3.0, 2.0, 1.0, 1.0, 3.0, 2.0, 0.0, 0.0, 2.0, 4.0, 2.0, 1.0, 4.0, 2.0, 2.0, 1.0, 3.0, 1.0, 3.0, 1.0, 2.0, 2.0, 1.0, 1.0, 1.0, 3.0, 1.0]
1
2
1
2
#!/usr/local/bin/python
# -*- coding: gbk -*-
#============================================================
# TEST1.PY -- by Dr. ZhuoQing 2020-09-07
#
# Note:
#============================================================
from headm import *
from random import *
from tsmole.tsstm32 import *
randpos = [(randint(3000,8000), randint(4000, 8000)) for s in range(50)]
printf(randpos)
delxdim = []
delydim = []
for p in randpos:
stm32cmd('angle12 %d %d'%(p[0], p[1]))
time.sleep(.5)
while True:
stm32cmd('CLEAR')
stm32cmd('angle')
time.sleep(.5)
val = stm32memo(1)
if len(val) != 4: continue
if val[2] + val[3] == 0: break
time.sleep(2)
stm32cmd('angle12 %d %d'%(p[0], p[1]))
time.sleep(.5)
time.sleep(1)
stm32cmd('CLEAR')
stm32cmd('angle')
time.sleep(.5)
val = stm32memo(1)
delxdim.append(p[0] - val[0])
delydim.append(p[1] - val[1])
tspsave('delta1', delx=delxdim, dely=delydim)
printf(val)
tspsavenew('delta1', delx=delxdim, dely=delydim)
plt.plot(delxdim)
plt.plot(delydim)
plt.xlabel("Sample")
plt.ylabel("DeltaX Y")
plt.grid(True)
plt.tight_layout()
plt.show()
#------------------------------------------------------------
# END OF FILE : TEST1.PY
#============================================================
1
2
3
4
5
6
7
8
9
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48
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54
55
56
57
58
59
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
59
通過上面實驗可以驗證，使用二次位置校正，可以有效的的角度空間位置統計誤差可以降低到±4左右。假設肩部的角度誤差
Δ θ s h o u l d e r = 4 2 14 × 2 π = 0.001534 \Delta \theta _{shoulder} = {4 \over {2^{14} }} \times 2\pi = 0.001534
Δθ
shoulder
=
2
14
4
×2π=0.001534
肩部的臂長L s h o u l d = 1 L_{should} = 1L
should
=1米，那麼中斷對應的位值誤差為：
Δ L = Δ θ s h o u l d e r × L = 1.53 m m \Delta L = \Delta \theta _{shoulder} \times L = 1.53mm
ΔL=Δθ
shoulder
×L=1.53mm
對應的最壞的位置誤差小於2mm。達到最初的設計精度要求。
05結論
根據對雙關節+機械爪運動初步控制，運動中的主要矛盾還是出現在對肩部的動態控制方面。如果還是採用放緩輸出角度，則無法達到運動速度和過沖之間的矛盾。
下面需要進一步同安肩部角度反饋來獲得對肩部運動的高速穩定掃之。
另文給出：
肩部高速平滑控制方式；
機械爪帶有力矩反饋的控制；
■ 相關文獻鏈接:
兩軸機械臂+機械爪整體控制板設計與機械爪控制調試
BH38旋轉編碼器初步測試
57HSXXXXEIS一體化步進伺服驅動電機
42HS48步進電機實驗
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