可編程自助取物機械臂

吳天皓

一、概述

1.研制背景：病人臥病在床時，行動不便。因此我想設計一個可以讓病人進行簡單自我照顧的產品，既給患者建立信心，也能減輕護理人員的勞動強度。

2.產品簡介：通過單片機控制伺服電機，實現機械臂的旋轉、伸縮和簡單抓取，通過增加伺服電機的數量及調整物理連桿的長度，實現不同距離的自助取物。

二、研制過程

1.項目設計

（1）確定伺服電機類型：采用單總線通信方式，其最大特點就是電機之間可串聯，多種角度工作模式切換簡單，只需一條命令即可實現電機的控制。

（2）確定電機負荷：左右旋轉、前后翻轉的電機的負荷按照2千克設計，機械爪子抓取的伺服電機按照按照3千克選定，電機扭力15千克/厘米。

（3）確定伺服電機的數量：控制機械臂前后翻轉的伺服電機設為3個，控制機械爪子閉合打開抓取的伺服電機設為1個，控制機械爪子翻轉的伺服電機1個。為了增加靈活性及取物距離，可以增加電機數量。

（4）確定單片機及遙控器通信模塊：單片機型號為IAP15W4K61S4增強型單片機，具備4KB的SRAM；遙控器選用普通索尼遙控器，通信方式為藍牙通信，有效通信距離6米。

2.硬件安裝

（1）準備：備好螺絲刀、鉗子、配套螺絲及相關支架。

（2）組裝：從下到上如圖所示組裝。

（3）動作編程調測

通過單片機的USB接口和筆記本電腦相連，運行單片機控制程序，通過對單個伺服電機動作的控制從而完成對機械臂單個動作的的編程，也可以使用智能手機，通過藍牙模塊，實時控制機械臂的動作。

（4）機械臂動作與遙控器器綁定

本項目選定按鍵均能與單片機中編程的動作綁定，最多可綁定12套動作。

三、應用前景

1.增加語音模塊，實現語音控制；

2.增加可編程履帶底盤，加裝攝像頭，實現較大范圍內的自助取物。

3.產品造價500元左右，性價比高；控制簡單，可在有需求的環境中推廣使用。

（指導老師/高瓊林 魏 炯）

【注：本文為2016年首屆泛湘西北（常德）青少年創客大賽一等獎獲獎作品，原文有刪節?！?