毕业设计方案说明指导书机器人手臂的开发与使用.doc

毕业设计阐明书

设计题目： 机器人手臂开发与使用

摘 要
本设计以市场上某款6自由度机械手为对象，对其安装连接、几何构造、电路控制、上位机软件进行了详细简介。并依照上位机指令控制机械手原理，制定了手工编写指令原则。最后在此原则基本上，设计开发了由自动编程软件输出程序、仿真软件检查程序、机械手执行程序体系，从而达到机械手离线编程目。
核心词
机械手；安装连接；几何构造；电路控制；自动编程；仿真

Abstract
The design bases on a section of 6-DOF manipulator in the market for the object，and conducts a more detailed introduction about Installation and connection，manipulator geometry，circuit theory，host computer software. The design develops a standard about hand-written instructions，based on principles of host computer software.Ultimately based on this standard，the design achieves their goals of off-line programming by the automatic programming software output instruction，emulation software testing，manipulator implementation.
Key words
Manipulator； Installation and connections； Geometric structure； The circuit structure； Host computer software； Automatic programming； Simulation

目 录
摘要、核心词 I
Abstract、Key words II
目录 III
1. 引言 1
2. 机械手简介 1
2.1 机械手在国民生产生活中意义 1
2.2 实物机械手简介 2
3. 机械手连接指南 3
3.1 接线连接 3
3.2 软件调试 6
4. 机械手几何部件 7
4.1 爪 8
4.2 臂 9
4.3 底座 9
5. 机械手电控部件 10
5.1电控实物解析图： 10
5.2 电路原理图 11
5.2.1 电源模块 12
5.2.2 JSP下载模块 13
5.2.3 串口模块 14
5.2.4 MCU模块 15
5.2.5 舵机信号输出模块 17
6. 上位机软件 18
6.1 端口连接和设立 19
6.2 通道控制 20
6.2.1 舵机控制 20
6.2.2 上位机控制原理 20
6.2.3 实际操作 20
6.3 操作选项 21
6.4 指令库 21
6.5 速度调节和间隔时间调节 21
6.6 手输指令 22
6.6.1 机械手上位机程序（指令）编写规则 22
6.6.2 手输指令栏运用 22
7. 机械手手工编程开发和使用 23
7.1 单步即时动作 23
7.2 编程持续动作 24
7.2.1 拟定机械手舵机与上位机数值关系 24
7.2.2 测量机械手尺寸 29
7.2.3 举例验证 30
7.2.4 时间、转动量、转速关系 33
7.2.5 机械手多轴联动优化编程 34
7.2.6 模块化编程 36
8. 三位一体离线编程平台 37
8.1 自动编程软件 37
8.1.1软件界面简介 38
8.1.2 软件核心计算程序 40
8.2 仿真模块 41
8.3 机械手执行 44
谢辞 45
参照文献 46

1. 引言
本设计是在原有机械手臂配备基本上，为其更深一步开发与使用而进行作业，也是为满足机械手臂使用者，机械手臂维护者需要而进行编制。本设计内容将涉及涉及：机械构造、电路控制、visual basic编程、三维仿真等内容，最后达到不变化硬件、软件条件下，通过制定规范原则，完毕离线编程功能开发目。
2. 机械手简介
机械手出当前20世纪中期，以其运动重复性及精确性得到极大发展，已经成为衡量一种国家制造业水平和科技水平重要原则。普通机械手臂有机械系统，控制系统构成。其控制方式种类较多，初期以机械部件实现，近几十年微机技术成为控制重要形式[1]。
2.1 机械手在国民生产生活中意义
工业生产：机械手浮现加快了机械工业进入自动化，省人化，高效化领域。
随着工业发展进行，在国民生产劳动密集性行业中，劳动量与劳动价值比例需要进行改革。减少成本是当代公司增长竞争力有力手段，以日本为例，在第二次世界大战后，日本劳动力对于经济高速发展浮现严重局限性困难。为此，日本在1967年从美国引入机器人及其技术，并在其后短短十几年时间中机械人在各个领域中广泛被使用。机械人特性使生产成本大为减少，成功令日本物美价廉产品以绝对优势进入美国市场，迫使美、英、法等国不得不采用办法，奋起直追[2]。
居民生活：逼真人形机器人为居民生活提供协助[3]。
随着第一款人造假肢问世，机械肢便被赋予崭新意义。据调查当前，国际社会公认全球残疾人比例约为全球总人口10%，平均每十个人就有一种人是残疾人，机械肢可以协助某些残疾人恢复自理能力[4]。
医疗器械机器人化也在不断加深。手术简朴化，创口小型化可以大大提高手术成功率与术后恢复能力。小型化医用机器人正不断被研发出来进入医院，协助进行各种不同医疗救济[5]。
2.2 实物机械手简介
本设计以市场上某款机械手为对象进行几何机构分析，控制电路分析，并通过编程功能达到复杂动作功能。
本设计采用设备：1、6自由度铝合金机械手（实物如图1所示）
2、32路控制系统

图1　6自由度铝合金机械手
此机械手是有六个伺服电机机器手臂。人类手臂，除了肩、肘、腕三个关节外，尚有手指关节，此机械手模仿仿真了除手指外其他关节。使用了6个舵机可以实现手简朴动作，例如抓取鸡蛋。
产品配备：
1、机械手臂 1台
2、机械手臂控制器 1台
3、串口线 1条
4、电池盒 1个
5、光盘 1张
3. 机械手连接指南
在机械手运动之前必要将机械手臂与控制器进行对的连接，并将控制器进行适当设立，最后通过上位机软件输出控制信号进行控制。
3.1 接线连接
1、在安装前必要准备好如下工具：
图2　工具

2、控制器接口简介：
图3　控制器接口

备注：
波特率设立
图4　波特率1

控制器出厂设立波特率默认值为：115200（即两个针冒都插上）。此控制器，只能设立4种波特率，插上针冒表达“1”，没插针帽表达“0”。四种波特率设立见下图5种设立图解：
图5　波特率2

3、连接伺服电机电源
图6　伺服电机电源

由于伺服电机工作电流比较大，咱们使用直流稳压电源给六个伺服电机供电。把准备好导线按照图中接线孔和直流稳压电源进行连接。注意电源正负极性。（备注：在电源接线过程中需要用到一字螺丝刀）
4、连接伺服电机
图7　伺服电机连接

控制器一共有32路电机驱动，咱们使用第1-6路。控制器上有三排插针用来连接伺服电机。每个插针用途在图中已经标出。每路伺服电机接线有三路构成，分别为电源线（中间红色）、地线（黑丝或棕色）信号线（白色或棕色）。按顺序将六路伺服电机连接到控制器上。
5、连接控制器电源
图9　电池盒
图8　单片机电源输入

控制器上共有三路电源输入口，中间为单片机电源输入口，需将配件中电池盒对的连接到此电源输入口上。
6、将控制器和电脑串口进行连接
图11　电脑和控制器连接
图10　控制器串口

使用配件中串口线，按照对的接口办法，将控制器串口和电脑串口连接。
3.2 软件调试
1、打开电脑上位软件
图12　上位机软件界面

在光盘“上位机软件”文献夹中双击“6 servo robot arm controller.exe”文献，就在电脑中显示上位机界面，如图12所示
图13　通道选取

选中1-6通道复选框，使数值条处在有效状态
2、机械手实现运动操作流程
（1）、先将直流稳压电源旋钮调到最小，打开直流稳压电源开关，由小到大，将电压调到6V，电流调到2A或更大。
（2）、将准备好6节AA电池对的装入电池盒。（也可使用直流稳压器代替）
（3）、点击上位机软件左上角“连接”按钮。
（4）、点击软件中“复位”按钮，然后再点击左下角“运营”按钮，机器手臂便可运动了。
3、上电前最后检查：伺服电机电源接线、六路伺服电机接线、单片机电源接线。
注意：无法动作现象解决
（1）、查看单片机电源与否有接反状况
（2）、查看伺服电机接线方向与否对的
（3）、查看控制器板上波特率跳线与否对的
（4）、查看上位机软件COM口设立。COM1是通用端口，对多数台式机来说，选“COM1”口便会和电脑成功连接。如果COM1口不成功话，可选用COM2口。
（5）、如果以上因素都被排除，机器手臂还是无法远动，可检查伺服电机电源电流，如电量局限性，可恰当调节稳压电源输出。
4. 机械手几何部件
机械手几何构造构成：爪、臂、底座
图15　机械手（3D）
图14　机械手（2D）

4.1 爪
手部（亦称抓取机构）是用来直接握持工件部件，按其工作原理课分为两类：夹持类和吸附类。本设计机械手为平移型外夹式手部，其手部是由手指、传动机构和驱动装置三某些构成[6]。
图16　爪

平移型外夹式手部，夹持力计算[7]
图17　夹持力

*AB为直接夹取产品某些，故接触点由实际装夹时测量为准。（5mm≤d≤35mm）
*通过查询手部舵机参数，得舵机输出力矩为1.8KG*cm
*由实际测量得α=75度，BC=19.8mm，c=31mm，b=0mm；故e=BCsinα=19.13mm
由公式；得夹持力计算公式：

手臂部件是机械手重要握持部件。它作用是支承手部（涉及工件或工具)，并带动它们作空间运动。
臂部运动目：把手部送到空间运动范畴内任意一点。如果变化手部姿态(方位)，则用腕部自由度加以实现。因而，普通来说臂部具备三个自由度才干满足基本规定，即手臂伸缩、左右回转和升降(或俯仰)运动[8]。
本机械手臂通过A、B、C、D、E五个舵机实现空间自由运动。A舵机作用：旋转爪部，达到多方位抓取物品。B、C、D号舵机作用：实当前平面内移动爪部，达到大范畴内以便、迅速定位爪部。E号舵机作用：实现机械手爪部、臂部两某些旋转，最大限度伸展机械手，配合B、C、D舵机能达到在三维空间自由移动爪部功能[9]。
4.2 臂

图18　臂

4.3 底座
机械手底座是承受机械手主体及所夹物件重量、定位机械手臂部件。普通状况下机械手底座分两类：1.不可移动型，机械手臂被固定在底座上不可移动，机动性较低。2.可移动型，机械臂被安装在可移动底座上，机动性较高[10]。
5. 机械手电控部件
电控部件为机械手数据解决中心
5.1电控实物解析图：
图19　电控实物解析图

a. WIFI扩展接口：Wi-Fi是一种可以将个人电脑、手持设备（如PDA、手机）等终端以无线方式互相连接技术。通过加载WIFI设备可以实现无线控制，挣脱串口控制[11]。
b. 232串口：串口是计算机上一种非常通用设备通信合同。大多数计算机包括两个基于RS232串口。串口同步也是仪器仪表设备通用通信合同；诸多GPIB兼容设备也带有RS-232口。同步，串口通信合同也可以用于获取远程采集设备数据[12]。
c. 单片机：atmega168单片机是基于AVR增强型RISC构造低功耗8为CMOS微控制器。由于其先进指令集以及单时钟周期指令执行时间，atmega168数据吞吐率高达1MIPS/MHz,从而可以缓和系统在功耗和解决器速度之间矛盾[13]。
d. 串口波特率跳线：电子通信领域，波特率即调制速率，指是信号被调制后来在单位时间内波特数，即单位时间内载波参数变化次数。它是对信号传播速率一种度量，普通以“波特每秒”（Bps）为单位[14]。
e. 单片机ISP下载口：ISP口提供了在线编辑也许，非ISP单片机在下载程序或烧写程序时，需要将单片机从电路板上取下，并通过专业烧入器将程序烧入单片机。ISP功能支持直接在线编程调试，免除装取单片机[15]。
f. 控制板电源接口：控制板电源重要供电对象分两类：一、提供单片机电源，单片机采用了稳压技术支持输入电压范畴6V~12V。二、提供舵机电源，机器手臂共采用了6组舵机，其输入电压在4.8V~6V之间。（低于最低电压时容易浮现机械手臂颤抖现象。）
g. 舵机接口：本机器手臂用到6组接口，每组接口分为：地线、电源线、信号线。
5.2 电路原理图

图20　电路原理图[16]

此电路主功能由如下几某些构成：
1、电源模块；
2、JSP下载模块；
3、串口模块；
4、MCU模块；
5、舵机信号输出模块
各某些详细功能如下：
5.2.1 电源模块
此机械手电源分为两类：1.单片机电源，2.舵机供电电源
1、单片机等控制元件电源（6V-12V）[17]：

图21　电源模块

电源模块重要有元件：78M05，电容构成
78M05重要功能：重要参加稳压电路，能提供各种固定输出电压，应用范畴广。内含过流、过热和过载保护电路。带散热片时，输出电流可达1A。

其功能框图如图22。

图22　功能框图

注：
（1）、输出电压为5V。输入电压，虽然是纹波电压低值点，都必要高于所输出电压1V以上。
（2）、当稳压器远离电源滤波器时，规定用C3。
（3）、C5可改进稳定性和瞬态响应。
2、舵机供电电源（4.8V-6V）
此控制系统提供32路控制功能，分两个电源供电1-16路、17-32路。
原则微型舵机有三条控制线，分别为：电源、地及控制。电源线与地线用于提供内部直流马达及控制线路所需能量，电压普通介于4V-6V之间，该电源应尽量与解决系统电源隔离（由于舵机马达会产生噪声），甚至小舵机在重负荷时也会拉低放大器电压[18]。
5.2.2 JSP下载模块
AVR单片机都带有Flash存储器，所用AVR器件也都支持在线编程（ISP）。通过ISP可以修改MCU程序存储器，EEPROM，熔丝，加密位等。

当前有ATMEL AVR ISP，支持软件有AVR Studio。可以对绝大多数AVR器件进行在线编程。该机械手臂ISP下载线连线如图23[19]：

图23　JSP下载模块

JSP下载模块接口连接[20]，如表1所示
表1　JSP接口连接表

原则ISP接口
Atmega168
MOSI
PB3(PCINT3/OC2A/MOSI)
RST
PC6(RESET/PCINT14)
SCK
PB5(SCK/PCINT5)
MISO
PB4(PCINT4/MISO)
注：使用烧录器或并行高压编程烧写芯片，可以将错误熔丝设立修改成正常状态。
5.2.3 串口模块

此串口模块包括两个方面：1、串口接口，2、MAX232芯片

图24　串口模块

1、串口接口（RS-232），是当前世界上最惯用串行总线原则，是由美国EIA（电子工业协会）和BELL公司一起开发通信合同，它对信号线功能、电气特性、连接器等均有明确规定。
其各引脚信号定义[21]，如表2所示
表2　RS232引脚

引脚号
缩写符
信号方向
定义
1
PG

屏蔽（保护）地
2
TXD
从终端到调制解调器
发送数据
3
RXD
从调制解调器到终端
接受数据
4
RTS
从终端到调制解调器
祈求发送
5
CTS
从调制解调器到终端
清晰发送
6
DSR
从调制解调器到终端
数据准备好
7
SG

信号地
8
DCD
从调制解调器到终端
接受线路信号检测
9

保存供检测用
2、MAX232芯片

该产品是由德州仪器公司（TI）推出一款兼容RS232原则芯片。由于电脑串口rs232电平是-10v +10v，而普通单片机应用系统信号电压是ttl电平0 +5v,max232就是用来进行电平转换,该器件包括2驱动器、2接受器和一种电压发生器电路提供TIA/EIA-232-F电平[22]。

图25　MAX232

表3　MAX232引脚连接
MAX232芯片引脚连接[23]，如表3所示

功能组
各组功能组功能
电压
TTL/CMOS INPUTS
输入TLL或CMOS信号
0~5V
TTL/CMOS OUTPUTS
输出TLL或CMOS信号
0~5V
RS232 OUTPUTS
TTL或CMOS转为RS232信号输出
±12V
RS232 INPUTS
RS232信号转为TTL或CMOS信号
±12V
5.2.4 MCU模块
Atmega168引脚阐明[24]
1、VCC：数字电路电源
2、END：地
3、端口B(PB7…0)XTAL1/XTAL2/TOSC1/TOSC2：端口B为8位双向I/O口，并具备可编程内部上拉电阻。其输出缓冲器具备对称驱动特性，可以输出和吸取大电流。作为输入使用时，若内部上拉电阻使能，端口被外部电路 拉低时将输出电流。在复位过程中，虽然系统时钟尚未起振，端口B保持为高阻态。通过对系统时钟选取位设定，PB6可作为反向振荡放大器与内部时钟操作电路输入 。
通过对系统时钟选取位设定，PB7可作为反向振荡放大器输出。
系统使用内部RC振荡器时，通过设立ASSR寄存器 AS2位，可以将PB7..6作为异步定期器/计数器2输入口TOSC2..1使用。
4、端口C (PC5..0)：端口C为7位双向I/O口，并具备可编程内部上拉电阻。其输出缓冲器具备对称驱动特性，可以输出和吸取大电流。作为输入使用时，若内部上拉电阻使能，端口被外部电路拉低时将输出电流。在复位过程中，虽然系统时钟尚未起振，端口C保持为高阻态。
5、PC6/RESET：RSTDISBL位被编程时，可将PC6作为一种I/O口使用。因而，PC6引脚与端口C其她引脚电特性是有区别。RSTDISBL位未编程时，PC6将作为复位输入引脚Reset，此时，虽然系统时钟没有运营，该引脚上浮现持续时间超过最小脉冲宽度低电平将产生复位信号。
6、端口D (PD7..0)：端口D为8位双向I/O口，并具备可编程内部上拉电阻。其输出缓冲器具备对称驱动特性，可以输出和吸取大电流。作为输入使用时，若内部上拉电阻使能，端口被外部电路拉低时将输出电流。在复位过程中，虽然系统时钟尚未起振，端口D呈现为三态。
7、AVCC：AVCC为A/D转换器电源。当引脚 PC3..0与 PC7..6用于ADC时，AVCC应通过一种低通滤波器与VCC 连接。不使用 ADC时该引脚应直接与VCC 连接。PC6..4电源则是由VCC 提供。
8、AREF：AREF为ADC模仿基准输入引脚。
9、ADC7..6：(TQFP与MLF封装)TQFP与MLF封装芯片 ADC7..6引脚为两个10位A/D转换器输入口，它们电压由AVCC提供。

图26　AVR构造框图

5.2.5 舵机信号输出模块
该模块输出舵机控制信号，重要功能部件为75HC595芯片。
74HC595是一款漏极开路输出CMOS移位寄存器，输出端口为可控三态输出端，亦能串行输出控制下一级级联芯片。

使用原理：
舵机信号输出模块采用了4块74HC595芯片作为32路控制器信号输出端。单片机通过将数据输入SI口，并对需要使用芯片进行时能后，74HC595输出控制信号[25]。

图27　75HC595

引脚阐明[25]，如表4所示
表4　75HC595引脚

引脚编号
管脚名
阐明
1、2、3、4、5、6、7、15
QA-QH
三态输出管脚
8
GND
电源地
9
SQH
串行数据输出管脚
10
SCLR
移位寄存器清零端
11
SCK
数据输入时钟线
12
RCK
输出存储器锁存时钟线
13
OE
输出使能
14
SI
数据线
15
VCC
电源端
6. 上位机软件
上位机软件是机械手控制客户界面，强大功能提供了各种控制机械手方式，可以依照实际状况选用其中一种或几种方式相接合，从而达到难度规定较高任务规定（详见图12）。
界面简介（分6个某些构成）：
A、端口连接和设立。
B、通道控制。
C、操作选项。
D、指令库。
E、速度调节和间隔时间调节。
F、手输指令。
6.1 端口连接和设立
端口是电脑与机械手连接通道，上位机命令便是通过端口传递给机械手。如果端口浮现异常将直接截断机械手控制信号传播。故端口选取将直接影响机械手控制与否成功。
图28　端口连接

软件提供顾客自由选取端口种类及连接或断开，也可对端口进行属性设立。
* 在单击连接按钮后，上位机软件将自动与机械手进行连接，按键字样由“连接”转为“断开”，设立功能也将不可用。
* 单击断开按钮后，上位机软件将自动与机械手断开连接，按键字样由“断开”转为“连接”，设立功能重新可用。
图29　端口设立

端口设立内容涉及：端口选取、比特率、数据位、停止位、奇偶效验、流控制。
* 重要设立：端口选取、比特率。
* 比特率：要与机械手主电路控制板设立相相应。
6.2 通道控制
控制电路板共提供32路控制通道，可同步满足对32个执行件进行控制。（1-16路控制通道与17-32路控制通道电源输入接口互相独立，可由顾客选取接通。）
舵机工作原理:控制信号由接受机通道进入信号调制芯片，获得直流偏置电压。它内部有一种基准电路，产生周期为20ms，宽度为1.5ms基准信号，将获得直流偏置电压与电位器电压比较，获得电压差输出。最后，电压差正负输出使电机驱动芯片决定电机正反转。当电机转速一定期，通过级联减速齿轮带动电位器旋转，使得电压差为0，电机停止转动[26]。
6.2.1 舵机控制
舵机控制普通需要一种20ms左右时基脉冲，该脉冲高电平某些普通相应0.5ms~2.5ms范畴内角度控制脉冲某些。以180度角度伺服为例，那么相应控制关系是这样[26]：
0.5ms-------------0度；
1.0ms------------45度；
1.5ms------------90度；
2.0ms-----------135度；
2.5ms-----------180度；
6.2.2 上位机控制原理
依照舵机控制原理，上位机采用滚动条形式，通过拖动滚动条或直接输入滚动条数值，控制输出脉冲长度，从而达到控制角度目。（滚动条相应数值500-2500，代表脉冲时间0.5-2.5ms）
6.2.3 实际操作
上位机软件默认滚动条数值1500是归零状态。每条通道控制上位机界面，从上到下为：数值输入框、滚动条、复选框。当选中复选框时候，数值条为有效状态，这里，如果说机器手臂从上向下6个舵机按顺序编号为1-6，插在控制板上插头倘若也是按这个顺序接在主板上，此控制软件界面上1-6个编号也是一一相应。当双电源接通后，通讯没有问题话，拖动1-6任一种数值滚动个条，机器手臂就会动起来。（每次点复位按钮后，拖动编号1伺服电机相应滚动条，拖动到1340-1950，以免让编号1电机长时间处在负载状态而减少电机寿命或损坏电机。）
6.3 操作选项
操作选项栏，咱们用得比较多就是“复位”，“添加”，“修改”，“删除”，“退出”。
复位：当点击“复位”按钮时，机器手臂会回到初始状态，初始状态时，当前生效数值拖动条按钮会停留在中间位置，相应数值显示为1500。
添加：当操作者点击“添加”按钮时，此控制系统会自动把各个相应编号伺服电机状态（机器手臂每行指令间隔时间、伺服转动速度和角度）自动保存到指令库里面。
修改：“修改”按钮是有来修改已经生成一行指令。就是在选中一行指令时，点击“修改”按钮时，系统会自动将当前各个编号伺服电机动作状态信息替代选中行指令功能。
删除：“删除”按钮是用来删除当前选中一行指令。
退出：“退出”按钮是退出当前操作界面。
*操作功能是机械手示教功能，通过添加功能保存舵机状态，并通过“运营”功能将单一动作进行串联，从而达到持续动作目。
6.4 指令库
指令库是用来保存一行或多行各个相应编号伺服电机动作（机器手臂每行指令涉及间隔时间、伺服转动速度和角度）指令一种库空间。在使用运营命令时，指令库中指令按排列循序依次执行。
6.5 速度调节和间隔时间调节
“速度调节”控制着每个伺服电机转动速度。系统默以为300为佳，数值调太大会影响机器手臂使用寿命。（300代表意义：每秒钟单个通道数值变化量为300，以180度舵机为例300代表每秒转动27度。）
“间隔时间调节”是调节每行指令间动作时间间隔。
举例表达：time4800 #5p500s300
time3000 #5p1000s300
time #5ps300
1、运营第一句指令时表达：系统予以机械手臂1号舵机4800ms从当前位置移动到p500位置，速度为300。
2、运营第二句指令时表达：系统予以机械手臂1号舵机3000ms从p500位置移动到p1000位置，速度为300。
3、运营第三句指令时表达：系统予以机械手臂1号舵机ms从p1000位置移动到p位置，速度为300。
*注意命令三中p1000到p度为300，完毕这个动作耗时t=（-1000）/300=3.33s>ms,即命令三在执行2秒后舵机便停止，机械手未能到达指定位置。故间隔时间和速度要互相配合才干精确完毕指定任务。
6.6 手输指令
6.6.1 机械手上位机程序（指令）编写规则
本机械手上位机程序，采用较为简朴明了程序编写规则。其包括四个要素：时间，对象通道，位置，转速。
1、时间：表达执行相应行指令所耗时间，即两行指令跳转所需时间间隔。
2、对象通道：由于机械手臂采用32控制电路，故编程时必要指明程序需控制通道。（此控制电路通道相应编程通道代号，见表5）
3、位置：表达舵机旋转停止后位置数值。
4、转速：表达舵机转速，即舵机每秒可以旋转单位精度量。
举例阐明：“time3000 #5P1200s300”
（1）、time3000：表达执行此行指令时间——时间。
（2）、#5：表达程序控制通道为1号通道——对象。
（3）、p1200：表达舵机旋转停止后位置数值为1200。
（4）、s300：表达舵机每秒可以旋转300个单位精度，即每秒转动27度。
6.6.2 手输指令栏运用
举例：
在手输指令栏中输入“time3000 #5P1200s300”然后点“发送”按钮，便可以控制其中1号舵机电机传动。
如果想命令各种电机同步工作，例：控制1号、2号、3号、4号、5号、6号舵机分别从当前位置转动到0度、27度、45度、63度、90度、180度时需输入：#5 P500 #6 P800 #4 P1000 #3 P1200 #2 P1500 #1 2500，并点击“发送”。
*“发送”命令使用后，被发送指令将被删除不在指令库中进行保存。
表5　编号表
电路板编号相应指令编号，见表5所示。

7. 机械手手工编程开发和使用
7.1 单步即时动作
实现动作环节：
1、机器手臂连接完毕。
2、拖动上位机软件通道控制滚动条——拖动过程中机械手随数值变化而产生即时动作。
3、直接在通道控制界面输入滚动条数值——机械手随输入数字不同可产生即时变化。
4、通过手输命令实现多电机联动即时动作。
单步即时运动特点：
长处：可以直接进行运动，可以省去前期对机械手几何尺寸进行测量与计算，在有实物现场是最直接编程方式。
缺陷：单步无法实现多伺服电机持续运动复杂运动，且必要通过多次调试。在无实物机械手状态下，无法实现精准编程定位。
7.2 编程持续动作
实现动作环节：
1、机器手臂连接完毕。
2、通过操作功能记录各次单步动作，并通过持续执行所记录单步动作达到持续动作目。
3、通过预先编程，并将编写好程序输入上位机“手输指令栏”便可达到复杂 动作需要。
此章将详细简介预先编程流程及程序优化：
重要工作：
1、拟定机械手舵机与上位机数值关系
2、测量机械手尺寸
3、举例验证
4、时间、转动量、转速关系
5、机械手多轴联动优化编程
6、模块化编程
7.2.1 拟定机械手舵机与上位机数值关系
1、上位机软件与机械手1号舵机之间控制关系：
图30　机械手（2D）
表6　舵机1号
上位机滚动条数值
爪开合量
1340-1400
53mm-51mm
1400-1450
51mm-48mm
1450-1500
48mm-46mm
1500-1550
46mm-42mm
1550-1600
42mm-38mm
1600-1650
38mm-33mm
1650-1700
33mm-27mm
1700-1750
27mm-22mm
1750-1800
22mm-17mm
1800-1850
17mm-12mm
1850-1900
12mm-7mm
1900-1950
7mm-5mm
注：滚动条数值不能超过1340-1950范畴。
舵机原点：滚动条数值为1340。

例：将边长为22mm物体夹住。
如图31，机械手如要夹持此物体必要满足条件：
爪部张开量达到22mm，夹持力达到规定。
查表6符合22mm爪开合量为22mm-17mm，对
应上位机滚动条数值为1750-1800。
图31　夹持物
这里可以近似取1750便可将此物体夹持住。
2、上位机软件与机械手2号舵机关系
已知2号电机控制机械手臂爪部旋转，亦称腕。
（1）、该舵机可旋转角度180度，旋转方向为俯视状态下随着通道控制数值变小腕舵机顺时针转动。
（2）、舵机转动精度：180度/（2500-500）=0.09度（表达上位机滚动条数值变动一种单位，相应舵机旋转角度为0.09度）。
（3）、舵机原点判断:如图32。
（4）、为实现高效率编制运动轨迹，对机械手臂旋转状态进行记录。提供原则化机械手运动程序参数原则表，表7。

表7　舵机2号
上位机滚动条数值
舵机旋转角度（顺时针为正）
500
164.34
……
……
2226
0度（平行状态，设定为零点）
……
……
2500
-24.66

图32　舵机2号

*上位机滚动条数值P与舵机旋转角度β计算公式
β=0.09×（P1-P0）
式中：P1——滚动条所规定位置数值。
P0——舵机位于原点时，滚动条数值，3号舵机为2226。
由上式可推出，已知舵机旋转位置角度，求P1值。
P1=-β/0.09+P0
=-β/0.09+2226
3、上位机软件与3号舵机控制关系
已知3号电机控制机械手腕与爪移动。
（1）、该舵机可旋转角度180度，随着通道控制数值变大旋转方向为3号电机相对于5号电机顺时针旋转。
（2）、舵机转动精度：180度/（2500-500）=0.09度（表达上位机滚动条数值变动一种单位，相应舵机旋转角度为0.09度）。

（3）、舵机原点判断：2号、3号舵机B、C表面互相平行。（如图33）
（4） 、机械手运动程序参数，如表8。
表8　舵机3号
上位机滚动条数值
相应舵机旋转角度（顺时针为正）
500
-85.5度
……
……
1350
0度（平行状态，设定为零点）
……
……
2500
图33　舵机3号
94.5度
*上位机滚动条数值P与舵机旋转角度β计算公式
β=0.09×（P1-P0）
式中：P1——滚动条所规定位置数值。
P0——舵机位于原点时，滚动条数值，3号舵机为1350。
由上式可推出，已知舵机旋转位置角度，求P1值。
P1=β/0.09+P0
=β/0.09+1350
4、上位机软件与4号舵机关系
已知4号电机控制机械手臂移动。
（1）、该舵机可旋转角度180度，随着通道控制数值变小旋转方向为4号电机相对于5号电机顺时针旋转。
（2）、舵机转动精度：180度/（2500-500）=0.09度（表达上位机滚动条数值变动一种单位，相应舵机旋转角度为0.09度）。

（3）、舵机原点判断：连臂x，y互相平行。（如图34）
（4）、机械手运动程序参数原则表，见表9。
表9　舵机4号
上位机滚动条数值
相应舵机旋转角度（顺时针为正）
500
+96.75度
……
……
1575
0度（平行状态，设定为零点）
……
……
2500
图34　舵机4号
-83.25度
*上位机滚动条数值P与舵机旋转角度β计算公式
β=0.09×（P1-P0）
式中：P1——滚动条所规定位置数值
P0——舵机位于原点时，滚动条数值，4号舵机为1575.
由上式可推出，已知舵机旋转位置角度，求P1值。
P1=－β/0.09+P0
=－β/0.09+1575
5、上位机与5号舵机关系
已知5号电机控制机械手臂移动。
（1）、该舵机可旋转角度180度，随着通道控制数值变大旋转方向为连臂y相对于5号电机顺时针旋转。
（2）、舵机转动精度：180度/（2500-500）=0.09度（表达上位机滚动条数值变动一种单位，相应舵机旋转角度为0.09度）。
（3）、舵机原点判断：连臂y竖直状态。（如图35）

（4）、机械手运动程序参数，如表10。
表10　舵机5号
上位机滚动条数值
相应舵机旋转角度（顺时针为正）
500
-76.5度
……
……
1350
0度（平行状态，设定为零点）
……
……
2500
图35　舵机5号
103.5度
*上位机滚动条数值P与舵机旋转角度β计算公式
β=0.09×（P1-P0）
式中：P1——滚动条所规定位置数值
P0——舵机位于原点时，滚动条数值，4号舵机为1350.
由上式可推出，已知舵机旋转位置角度，求P1值。
P1=β/