基于STM32的无线同步机械臂的设计

杜金浩, 张兴瑞，赵亚凤

（东北林业大学 机电工程学院，黑龙江 哈尔滨 150040）

0 引言

随着科学技术的不断进步，机器人学科越来越具有强大的生命力，并在某种程度上已经代表信息技术、自动化技术、系统集成技术等的最新发展[1]。本文介绍的同步机械手臂，通过四个绝对值旋转编码器采集人类手臂的动作信息，包括肩关节，肘关节，腕关节和指关节四个自由度，并将其量化为一组数据通过NRF24L01 无线模块发射出去，接收端根据收到的数据控制四个位于机械臂上的的舵机，并使用编码器对舵机关节角度进行检测，通过PID 控制算法精准控制舵机姿态，从而达到完全复制手臂动作的目的。同时该装置辅以电机，通过按键无线控制装置的整体移动。

相比于传统的机械手臂，本文介绍的装置由于采用了更加直观的控制方法，降低了使用者的学习成本，减少了误操作的几率，所以更有利于向公众普及。从而在帮助下肢不便者拓展距离限制和保护高危作业者人身安全等方面具有积极作用[2]。

1 硬件设计

1.1 发射机硬件设计

发射机需要完成对人体动作进行检测，对电机发出控制指令等工作。该部分由角度检测模块，移动控制模块，电源模块，无线模块构成。

角度检测电路采用4 个绝对值旋转编码器TRDNA1024NW 对人体动作进行准确的检测，1024 线（10bit）格雷码输出绝对编码器，本设计为使编码器与舵机精度相匹配，所以舍弃后两位采用8 位数据，8 位数据可将精度控制在1.4°/位，可以满足对肢体动作的检测要求。……