一、机械臂简介

机械制作方面采用铝型材、3D打印、同步带和步进电机，低成本的制作方案。控制器方面，使用esp32s3芯片，带有WiFi蓝牙功能。可以输出100KHZ脉冲，支持关节运动和直线运动指令，150mA 8路输出，6~36V 8路输入，带光耦隔离。编程方面，采用blockly可视化编程，使用手机或平板就可以完成编程。

二、制作过程

1.机械部分

首先使用FreeCAD软件进行3D模型图绘制。FreeCAD是一个开源的3D设计软件，可以免费使用，方便二次开发，支持运动仿真和简单的有限元仿真。我使用它来设计我的机械臂。其中前三关节采用双电机结构，也就是说一个关节有两个电机，这样平衡的设计既提高了负载能力，也提高了精度和稳定性。现在这台机械臂拥有3kg负载能力和0.5mm的重複定位精度，以及765mm的臂长。

2.控制器部分

2.1 主控制器

主控制器采用ESP32-S3芯片，ESP32-S3芯片带有WiFi蓝牙功能，双核，240Mhz频率，45 个可编程 GPIO。性能可以满足机械臂运行算法，设计了6个脉冲控制接口，可以控制6轴机械臂。8路输入和8路输出，带光电耦合起到保护电路的作用，方便外接电磁阀。

2.2 电机驱动部分

步进电机驱动采用TB67S109AFTG芯片，支持最大4A电流。控制芯片使用ESP32-C3，支持脉冲控制和CAN通信控制。磁编码器使用MT6816CT-ACD，14位单圈绝度编码器，最高精度可达0.02°。

2.3 软件部分

主控板程序是基于开源micropython的，它实现了使用python语言就可完成单片机程序开发。驱动板编程是基于ESP-IDF库编写的C语言程序。手机控制软件是基于开源blockly和bipes编写的。

软件下载时使用USB转串口下载，电机驱动板下载前按住按键然后上电进入下载模式，下载完成后需要校准编码器。校准方法是：电机无负载上电 >> 蓝色LED亮时按住按键 >> 进入自动校准模式。

三、使用说明

注意：用手拖动到初始位置再通电，此时作为坐标原点。

3.1 手机或平板编程

3.2 电脑编程（Thonny软件）

3.3 RS485通信

控制板带有RS485通信接口，可以使用modbus协议控制和读取机械臂的状态

默认参数：波特率：9600，数据位：8，校验：无，停止位：1，modbus站口：1

四、项目收入