1.使用Visual Studio Code+PlatformIO IDE开发Arduino
Arduino
创建项目:
![1](http://logzhan.vicp.io:3000/ZhaiShuaiShuai/Report/raw/branch/main/Docs/2024-10-25/image/img1.png)
测试代码:
![2](http://logzhan.vicp.io:3000/ZhaiShuaiShuai/Report/raw/branch/main/Docs/2024-10-25/image/img2.png)
虽说不用选端口,还是存一下,以免日后要用:
![image-20241019005322216](http://logzhan.vicp.io:3000/ZhaiShuaiShuai/Report/raw/branch/main/Docs/2024-10-25/image/img3.png)
点击这个,下载并编译:
![2aaa6101e539345f8b3bb52cc7f991a4](http://logzhan.vicp.io:3000/ZhaiShuaiShuai/Report/raw/branch/main/Docs/2024-10-25/image/img4.png)
可以看到开发板上指示灯L每隔1秒闪烁1毫秒,是代码中
delayMicroseconds(1000);
delay(1000);
控制的时间,而高低电平控制灯是否发光:
digitalWrite(13, HIGH);
digitalWrite(13, LOW);
![arduino](http://logzhan.vicp.io:3000/ZhaiShuaiShuai/Report/raw/branch/main/Docs/2024-10-25/image/img5.webp)
在Arduino板子上测试,会发现D13引脚指示灯按照程序设定闪烁。
PlatformIO库管理的例子:
若我们想要使用TimerOne,在调用的时候如果我们没有这个库,就会出现无法调用的错误:
![image-20241023193533347](http://logzhan.vicp.io:3000/ZhaiShuaiShuai/Report/raw/branch/main/Docs/2024-10-25/image/img6.png)
此时,在platformio.ini中加入下面的代码,然后点击‘√’进行编译,就可以在控制台看到结果。
![{5AA73C5D-0E01-45d3-8597-174674DD57FE}](http://logzhan.vicp.io:3000/ZhaiShuaiShuai/Report/raw/branch/main/Docs/2024-10-25/image/img7.png)
然后,发现库可以正常调用了:
![{89FCCDBD-97FC-4d14-BBCC-66DF69E3D2AF}](http://logzhan.vicp.io:3000/ZhaiShuaiShuai/Report/raw/branch/main/Docs/2024-10-25/image/img8.png)
在下面的路径下找到了TimerOne:
![image-20241023194500197](http://logzhan.vicp.io:3000/ZhaiShuaiShuai/Report/raw/branch/main/Docs/2024-10-25/image/img9.png)
2.SolidWorks安装与使用
2.1. URDF文件
URDF(统一机器人描述格式)文件是用于描述机器人的结构和属性的XML格式文件。它包含机器人的关节、链接、传感器和其他组件的信息。基本结构包括:
1. **链接(link)**:定义机器人的每个部件的形状、质量、惯性等属性。
2. **关节(joint)**:定义链接之间的连接方式,包括类型(如旋转或滑动)和运动限制。
3. **传感器(sensor)**:描述机器人上安装的传感器,如摄像头或激光雷达。
以上的组件定义名称确定保持唯一。例如:
```
```
2.2. SolidWorks
SolidWorks 是一款强大的 3D 计算机辅助设计(CAD)软件,广泛应用于工程和产品设计。它提供了多种功能,包括:
1. **3D建模**:用户可以创建复杂的3D模型,通过拉伸、旋转、切割等操作。
2. **装配**:允许将多个零件组合成一个完整的装配体,并进行运动分析。
3. **工程图**:从3D模型生成2D工程图,提供详细的尺寸和注释。
4. **仿真**:可以进行结构分析、热分析和流体动力学分析等,验证设计的性能。
5. **零件库**:提供标准零件库,方便快速设计和装配。
安装:[SolidWorks2022 安装教程_solidworks2022安装教程-CSDN博客](https://blog.csdn.net/Dustinthewine/article/details/125711729?ops_request_misc=%7B%22request%5Fid%22%3A%2290DD7D2E-0FF2-441B-A71F-D32063C056B7%22%2C%22scm%22%3A%2220140713.130102334..%22%7D&request_id=90DD7D2E-0FF2-441B-A71F-D32063C056B7&biz_id=0&utm_medium=distribute.pc_search_result.none-task-blog-2~all~top_positive~default-1-125711729-null-null.142^v100^pc_search_result_base2&utm_term=SolidWorks&spm=1018.2226.3001.4187)
如果遇到文章描述的问题,可以参考:[【亲测有效】无法获得下列许可 SOLIDWORKS Standard 无效的(不一致的) 使用许可号码 (-8,544,0)_无法获得下列许可solidworks standard-CSDN博客](https://blog.csdn.net/weixin_41717861/article/details/136000671?ops_request_misc=&request_id=&biz_id=102&utm_term=SolidWorks安装 无效的许可号码-8544&utm_medium=distribute.pc_search_result.none-task-blog-2~all~sobaiduweb~default-0-136000671.142^v100^pc_search_result_base2&spm=1018.2226.3001.4187)
![image-20241024011734839](http://logzhan.vicp.io:3000/ZhaiShuaiShuai/Report/raw/branch/main/Docs/2024-10-25/image/img10.png)
安装插件URDFexporter:
![image-20241024104319660](http://logzhan.vicp.io:3000/ZhaiShuaiShuai/Report/raw/branch/main/Docs/2024-10-25/image/img11.png)
![image-20241024104724792](http://logzhan.vicp.io:3000/ZhaiShuaiShuai/Report/raw/branch/main/Docs/2024-10-25/image/img12.png)
安装成功后,会多出来一个插件:
![image-20241024104921939](http://logzhan.vicp.io:3000/ZhaiShuaiShuai/Report/raw/branch/main/Docs/2024-10-25/image/img13.png)
3.编码器与PID控制
3.1.编码器
编码器是一种传感器,用于测量和获取机器人运动的信息,例如位置、速度或角度等。
码盘:码盘是用于测量角位移的数字编码器。
编码器主要有绝对式编码器和增量式编码器两种类型:
3.1.1 绝对式编码器
通过对码盘的各个位置设计特定的编码,可以输出转动轴的绝对位置信息。
![image-20241024145232819](http://logzhan.vicp.io:3000/ZhaiShuaiShuai/Report/raw/branch/main/Docs/2024-10-25/image/img14.png)
1.每个位置都有唯一的编码值,通常以二进制、十六进制或其他编码方式表示。
2.能够在任何时候提供绝对位置,断电后也不丢失信息。
3.适合需要高精度和可靠性的应用。
3.1.2 增量式编码器
无法直接得到轴的绝对位置信息。对于轴的每一圈转动,增量式编码器提供一定数量的脉冲(通常编码器参数中用n线/n脉冲来表示)。通过测量脉冲的数量可以得到旋转的角度,或者测量单位时间内的脉冲数可以得到轴的转速。
脉冲的个数也可以用于表示位移的大小。但是增量式编码器断电后可能会丢失部分信息。
![image-20241024152622800](http://logzhan.vicp.io:3000/ZhaiShuaiShuai/Report/raw/branch/main/Docs/2024-10-25/image/img15.png)
**2-相脉冲**(Two-phase Pulse)是一种编码器或传感器的输出信号类型,通常用于检测旋转或线性运动的方向和速度。它广泛应用于增量式编码器中。在2-相脉冲信号中,编码器产生两路方波信号,分别称为 **A相** 和 **B相**,并且这两个信号之间有一个90度的相位差。通过比较A相和B相的脉冲顺序,可以确定旋转的方向,而通过计算脉冲数可以得到运动的速度。
可以通过相位的关系判断旋转的方向;可以通过比较两个相位的先后顺序判断运动的方向。
可以通过一段时间的脉冲数量计算出运动的速度。
编码器的分辨率越高,每转的脉冲数越多,检测的精度也越高。
![image-20241024152635500](http://logzhan.vicp.io:3000/ZhaiShuaiShuai/Report/raw/branch/main/Docs/2024-10-25/image/img16.png)
3.1.3 4倍频
**4倍频**指的是控制器在处理编码器信号时,不仅检测每个信号的上升沿或下降沿,而是检测**A相和B相的每一个上升沿和下降沿**,从而将编码器的分辨率提高到4倍。对AB相的上升沿和下降沿均作检测,这样在一个周期内有四种状态:
![image-20241024153348494](http://logzhan.vicp.io:3000/ZhaiShuaiShuai/Report/raw/branch/main/Docs/2024-10-25/image/img17.png)
在这一个周期中,四个状态按照顺序分别为:
A相上升沿对应B相低电平;B相上升沿对应A相高电平;A相下降沿对应B相高电平;B相下降沿对应A相低电平
此时旋转方向为正向。
相应地:
旋转方向为反向时,B相上升沿对应A相低电平 -> A相上升沿对应B相高电平 -> B相下降沿对应A相高电平 -> A 相下降沿对应B相低电平。
3.1.4 测试代码 实现4倍频
```
#include
#define Phase_A 2
#define Phase_B 3
unsigned long time;
long Position = 0;
boolean A = false;
boolean B = false;
//定义A相引脚
//定义B相引脚
void Interrupt_A(){
if(A == false){
if( B == false){Position = Position + 1;A = true;}
else{Position = Position - 1;A = true;}
}
else{
if( B == false){Position = Position - 1;A = false;}
else{Position = Position + 1;A = false;}
}
}
void Interrupt_B(){
if(B == false){
if( A == false){Position = Position - 1;B = true;}
else{Position = Position + 1;A = true;}
}
else{
if( A == false){Position = Position + 1;B = false;}
else{Position = Position - 1;B = false;}
}
}
void setup()
{
pinMode(Phase_A, INPUT_PULLUP);//内部上拉,防止信号干扰
pinMode(Phase_B, INPUT_PULLUP);
attachInterrupt(0, Interrupt_A, CHANGE);//检测上升沿、下降沿
attachInterrupt(1, Interrupt_B, CHANGE);//检测上升沿、下降沿
Serial.begin(115200); //初始化Arduino串口
}
void loop(){
time = millis();
if(time%30 == 0){
Serial.println(Position,DEC);
}
}
```
与文档中的代码不一样,在Interrupt_A()和Interrupt_B()中,更新A/B相信号的代码中使用了‘==’,实际上应该是赋值语句,所以改为了‘A=true’。除此之外,将这两个处理信号的函数设置在setup()之前,保证程序正常编译。
![image-20241024181003880](http://logzhan.vicp.io:3000/ZhaiShuaiShuai/Report/raw/branch/main/Docs/2024-10-25/image/img18.png)