用Arduino驱动开源MOVEO大型机械手臂

在开始介绍手臂控制前,我们一定得先认识一下 MOVEO 手臂的动力来源「步进马达」。由于传统马达,无法得知马达转动的位置状况,因此无法应用在机械手臂上;步进马达顾名思义,便是将传统马达改为一步步前进的马达,每次动作只会转动一点角度,但由于它本身没有回馈讯号,所以如果过载,就会造成步进马达失步,也就是会与我们预期的位置不一样,因此它并非最常用在机械手臂的马达,会将它应用在 MOVEO 是由于它符合需求且价格实惠。
用Arduino驱动开源MOVEO大型机械手臂
步进马达内部构造
步进马达驱动器
通常使用步进马达都会搭配使用步进马达驱动器,这幺做不只是因为懒得将两相线圈交替输出,以达到一步一步动作,而是大部分的驱动器都能将这一个步骤再细分为多个微步。以常见的 A4988 步进马达驱动 IC 为例,就能将每 1 步再细分成 16 个微步,以达到更高的解析度,虽然加上驱动器不一定会更精準,但能使运作上更顺畅;除此之外使用驱动器的优点还有很多,像是输出电流、节省布线等。详细请看下图步进马达驱动器运作原理。
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步进马达驱动器运作原理
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步进马达驱动器 TB6560 的接线图
在开始控制马达前,要注意运作电流,如下图。依照笔者的实务经验,可以将 Running Current 设定为一颗马达额定电流的 80%为原则,以调整适当的电流。虽然电流越大可以让马达产生越大的扭力,但同时也容易造成马达过热,若不慎超过马达额定,就可能会造成马达不可逆的损伤。
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Running Current Table
单颗步进马达控制
不同马达驱动器的控制方式不一定相同,但几乎都大同小异,不过使用前建议还是要看一下使用手册。以 MOVEO 手臂所建议使用的 TB6560 而言,每只接脚的功能如下图:
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步进马达驱动器接脚功能
看不懂英文也没关係,可以直接试试程式。我们使用的主板是 Arduino Mega2560,首先必须先到 Arduino 官网下载新的 IDE,点选你的电脑系统,它便会引导你安装,以 Windows 来说,点选 Windows Installer 这个选项,即可下载安装档进行安装。
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Arduino IDE 下载
完成后开启 Arduino IDE 出现如下图的视窗就代表安装成功了。
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Arduino IDE 介面
Arduino IDE 安装完成后,请选择我们的开发版 Mega2560,输入下图的程式码,点选上传就可以看到 X 轴来回转动了喔!
该如何利用Arduino控制多颗步进马达呢?
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