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Kara

这章简单讲述下机械臂的原理，我这里要做的是并联臂，这是在工业中使用的非常多的一种手臂，还有一种是关节式的机械臂，相对与并联臂灵活度更高，但是成本和操作难度更大。


手臂本质是一种几何解算，无论是并联臂还是关节臂，为了达到目标位置可以分别用两种方案——自动解算和手工编程。自动解算对机械臂的上位机也就是控制台的要求很高，当然也可以放在下位机，我们的marlin固件使用sd卡加工时读取g代码来实现脱机打印本质上就是将自动解算放在单片机中，在笛卡尔坐标系中对坐标解算要求不高。


atmega2560就能胜任低速的解算，但是手臂因为多解性，2560有时候并不能有效的解算，特别是我第一次制作手臂时没有经验我拿了块2012版本的2560，那块2560还在使用8位的mcu。。。还没有启动就死机了，后面我换了16位的mcu才勉强动起来；还有一种方案是手工编程，这种方法实际上正常工业生产中使用的最多的方案，自动编程更多的应用在高灵活场景，手工编程本质就是提前准备好机械臂运动所需要的一切，对控制台和下位机要求低非常多。


但是随着工厂的技术水平不断的提升，技术更新换代，精度的不断提高，工厂对机械臂的要求越来越高，完全手工编程已经没办法满足工厂的需求了，因此诞生了半预制编程，简单来说就是动作的主体是提前编程完成，到达目标位置时再进行盈补，可以有效的减少对主板和上位机的性能的要求，但是这就要涉及机器视觉和人工智能了，毕竟白条条也是成本，对我这个编程苦手来说并不友好。


然后是手臂的数学模型，为了方便全电子方向的极客方便理解，我配了个简单的图，源文件我会放在附件里面，要用GeoGebra来打开模拟（这是一个数学几何画板，挺好玩的，对于喜欢这些的人来说）简单的理解下就是通过2个固定的驱动点来驱动。原理简单看下，基本上是初中数学的水平。通过数学模型可以非常明显的看到同一结果有大量的解，那么就意味着我们的328p可能会撑不住运算的压力，即使能够撑住，极端不稳定的控制效果对我们来说也是不能接受的。


关于步进电机如何驱动的问题，简单解释下就是mcu提供pwm信号，驱动驱动芯片，解算出步进电机需要的脉冲型号，这样的解释是极度不严谨的，但是为了方便简单理解也只能这样了，具体可以看看这个帖子，是步进电机详细原理和应用还包括4988的讲解。