《機(jī)械臂智能控制》 課件 項(xiàng)目4　機(jī)械臂進(jìn)階

任務(wù)4-1機(jī)器臂搬運(yùn)分揀《智能機(jī)械臂控制》任務(wù)解析搬運(yùn)分揀第一臺(tái)機(jī)械臂Dobot1用于搬運(yùn)物塊，第二臺(tái)機(jī)械臂Dobot2用于分揀物塊。1.1硬件安裝搬運(yùn)分揀第一臺(tái)機(jī)械臂Dobot1用于搬運(yùn)物塊，第二臺(tái)機(jī)械臂Dobot2用于分揀物塊。（1）機(jī)械臂底座接口知識(shí)鏈接1：機(jī)械臂接口底座接口序號(hào)說明1復(fù)位按鍵，復(fù)位MCU程序此時(shí)底座指示燈變?yōu)辄S色。約5秒后，復(fù)位成功，底座指示燈變?yōu)榫G色2功能按鍵。

短按一下：執(zhí)行脫機(jī)程序

長(zhǎng)按2s以上：?jiǎn)?dòng)回零操作3UART接口/通信接口，可連接藍(lán)牙、WIFI模塊。采用Dobot協(xié)議4USB接口，連接PC進(jìn)行通信5電源，連接電源適配器6外設(shè)接口，可連接氣泵、擠出機(jī)、傳感器等外部設(shè)備。詳見：Dobot-Magician-User-Guide-V1.7.0.pdf知識(shí)鏈接1：機(jī)械臂接口底座接口（1）機(jī)械臂底座接口——外設(shè)接口PeripheralInterface接口說明SW1氣泵盒電源接口/自定義12V可控電源輸出SW2自定義12V可控電源輸出Stepper1自定義步進(jìn)電機(jī)接口:3D打印擠出機(jī)接口（3D打印模式）傳送帶電機(jī)接口滑軌電機(jī)接口Stepper2自定義步進(jìn)電機(jī)接口GP1氣泵盒控制信號(hào)接口/光電傳感器接口/顏色傳感器接口/自定義通用接口GP2自定義通用接口/顏色傳感器接口/滑軌回零開關(guān)接口知識(shí)鏈接1：機(jī)械臂接口底座接口（1）機(jī)械臂底座接口——外設(shè)接口：引腳定義詳見：Dobot-Magician-User-Guide-V1.7.0.pdf步進(jìn)電機(jī)1步進(jìn)電機(jī)2復(fù)用IO復(fù)用IO接口類型說明IO電平輸入、電平輸出PWM脈沖寬度調(diào)制接口，即：改變平均電壓大小REV正反轉(zhuǎn)控制ADC模擬信號(hào)轉(zhuǎn)數(shù)字信號(hào)接口知識(shí)鏈接1：機(jī)械臂接口底座接口（1）機(jī)械臂底座接口——通信接口CommunicationInterface接口說明電源接口5V、GND；12V、GND串口UARTRX，TX復(fù)位nRSTEIO18電平輸出（3.3V）EIO19電平輸入（3.3V）EIO20StopKey；電平輸入（3.3V）（2）小臂外設(shè)接口知識(shí)鏈接1：機(jī)械臂接口小臂接口序號(hào)標(biāo)識(shí)說明1GP3R軸舵機(jī)接口/自定義通用接口2GP4自動(dòng)調(diào)平接口/光電傳感器接口/顏色傳感器接口/自定義通用接口3GP5激光雕刻信號(hào)接口/光電傳感器接口/顏色傳感器接口/自定義通用接口4SW33D打印加熱端子接口（3D打印模式）/自定義12V可控電源輸出5SW43D打印加熱風(fēng)扇（3D打印模式）/激光雕刻電源接口/自定義12V可控電源輸出6ANALOG3D打印熱敏電阻接口（3D打印模式）（2）小臂外設(shè)接口：引腳定義知識(shí)鏈接1：機(jī)械臂接口小臂接口接口類型說明電源接口12V、5V、GNDPWM脈沖寬度調(diào)制接口，即：改變平均電壓大小ADC模擬信號(hào)轉(zhuǎn)數(shù)字信號(hào)接口（3）機(jī)械臂底座——指示燈知識(shí)鏈接1：機(jī)械臂接口指示燈狀態(tài)說明綠色常亮正常黃色常亮啟動(dòng)狀態(tài)藍(lán)色常亮脫機(jī)狀態(tài)藍(lán)色閃爍正在執(zhí)行回零操作、正在進(jìn)行自動(dòng)調(diào)平紅色常亮處于限位狀態(tài)、報(bào)警未清除、3D打印套件連接錯(cuò)誤微型傳送帶42步進(jìn)電機(jī)步距角=1.8度聯(lián)動(dòng)軸直徑=36mm知識(shí)鏈接2：傳送帶傳送帶傳送帶參數(shù)運(yùn)行負(fù)載500g有效運(yùn)載長(zhǎng)度600mm最大速度120mm/s最大加速度1200mm/s2尺寸700mmx215mmx60mm重量4.2kg傳送帶傳送帶與機(jī)械臂的連接方式知識(shí)鏈接2：傳送帶Stepper1針腳定義傳送帶傳送帶與機(jī)械臂的連接方式知識(shí)鏈接2：傳送帶傳送帶測(cè)試【傳送帶測(cè)試】選擇電機(jī)編號(hào)：STEPPER1理論速度:<=120mm/s實(shí)測(cè)：速度<=75mm/s知識(shí)鏈接2：傳送帶傳感器【功能】:檢測(cè)開關(guān)前方一定距離是否有物體。如檢測(cè)到物體，紅色指示燈亮，讀取結(jié)果為1，否則燈滅，讀取結(jié)果為0知識(shí)鏈接3：光電開關(guān)連接方式：傳感器測(cè)試【光電傳感器測(cè)試】知識(shí)鏈接3：光電開關(guān)傳感器【功能】：識(shí)別3種基本的顏色：藍(lán)色、綠色、紅色。

當(dāng)檢測(cè)到相應(yīng)的顏色時(shí)，對(duì)應(yīng)的變量值為1,其他變量值為0。舉例：如檢測(cè)紅色木塊，得到的結(jié)果為：R=1，G=0，B=0知識(shí)鏈接4：顏色識(shí)別傳感器顏色識(shí)別傳感器供電電源3-5V可檢測(cè)不發(fā)光物體顏色白色LED：亮、滅可控連接方式傳感器測(cè)試【顏色傳感器測(cè)試】知識(shí)鏈接4：顏色識(shí)別傳感器任務(wù)實(shí)施：積木搬運(yùn)分揀Step01:硬件安裝搬運(yùn)分揀【注意事項(xiàng)】：關(guān)機(jī)->斷電->安裝請(qǐng)?jiān)跈C(jī)械臂完全斷電的情況下，斷開或者連接外部設(shè)備，關(guān)閉機(jī)械臂時(shí)，待指示燈熄滅后，機(jī)械臂才完全斷電。搬運(yùn)分揀Step01:硬件安裝安裝工具Step01:硬件安裝搬運(yùn)分揀參照下圖：1.擺放機(jī)械臂、傳送帶、定位板。

2.安裝傳送帶、光電開關(guān)和顏色傳感器。機(jī)械臂1機(jī)械臂2傳送帶定位板定位板搬運(yùn)分揀

將傳送帶電機(jī)線連接到第一臺(tái)機(jī)械臂（右側(cè)的）的底座接口Stepper1上。

Step01:硬件安裝——傳送帶搬運(yùn)分揀將顏色傳感器導(dǎo)線接到第二臺(tái)機(jī)械臂（左側(cè)的）底座接口GP2Step01:硬件安裝——顏色傳感器搬運(yùn)分揀將紅外光電傳感器導(dǎo)線接到第二臺(tái)機(jī)械臂（左側(cè)的）小臂接口GP4Step01:硬件安裝——光電開關(guān)搬運(yùn)分揀設(shè)置兩臺(tái)機(jī)械臂的回零點(diǎn)。

機(jī)械臂回零點(diǎn)可以設(shè)置高一點(diǎn)，防止回零過程中碰撞導(dǎo)致丟步。如果丟步需要重新回零機(jī)械臂

（1）打開DobotStudio，連接機(jī)械臂并單擊“示教在線”。Step02:回零點(diǎn)設(shè)置搬運(yùn)分揀（2）按住“解鎖”按鈕，調(diào)整機(jī)械臂到需要設(shè)置的零點(diǎn)位置，松手則位置坐標(biāo)自動(dòng)保存

雙擊數(shù)字可以對(duì)位置值做微調(diào)。Step02:回零點(diǎn)設(shè)置搬運(yùn)分揀（3）在該點(diǎn)位位置單擊鼠標(biāo)右鍵，選擇“設(shè)置為回零位置”。Step02:回零點(diǎn)設(shè)置搬運(yùn)分揀（4）設(shè)置成功后，會(huì)彈出“確認(rèn)”窗口。單擊“歸零”操作，確定是否成功，如沒有，請(qǐng)按機(jī)械臂底座后面的reset鍵復(fù)位后重復(fù)上述操作。

Step02:回零點(diǎn)設(shè)置搬運(yùn)分揀第一臺(tái)機(jī)械臂Dobot1用于搬運(yùn)物塊，第二臺(tái)機(jī)械臂Dobot2用于分揀物塊。運(yùn)行兩個(gè)DobotStudio客戶端，分別打開Blockly，編寫“搬運(yùn)”和“分揀”程序。Step03:軟件設(shè)計(jì)圖形化編程第一臺(tái)機(jī)械臂:搬運(yùn)程序pickplace【獲取“調(diào)試點(diǎn)”位置】按住搬運(yùn)機(jī)械臂的“解鎖”鍵將機(jī)械臂移動(dòng)到第一塊積木的位置。讓吸盤處于積木上方正中間位置。根據(jù)獲取值修改XYZStep03:軟件設(shè)計(jì)——搬運(yùn)程序圖形化編程第一臺(tái)機(jī)械臂:搬運(yùn)程序pickplace【獲取“放置點(diǎn)”位置】勾選“吸盤”，讓吸盤吸住積木，按住小臂“解鎖”鍵，將積木移動(dòng)到傳送帶上搬運(yùn)的起始位置根據(jù)獲取值修改XYZStep03:軟件設(shè)計(jì)——搬運(yùn)程序圖形化編程OyxjkO機(jī)械臂坐標(biāo)運(yùn)動(dòng)方向坐標(biāo)Step03:軟件設(shè)計(jì)——搬運(yùn)程序吸盤下壓根據(jù)積木位置，修正X、Y坐標(biāo)X、Y坐標(biāo)的微調(diào)量計(jì)算吸盤上升【積木搬運(yùn)程序】321654987圖形化編程【傳送帶“停止”位置】設(shè)置傳送帶的運(yùn)行速度和時(shí)間來控制傳送帶運(yùn)行距離，從而使積木到達(dá)光電開關(guān)位置，準(zhǔn)確地停留在分揀機(jī)械臂抓取范圍內(nèi)?？紤]：通過光電開關(guān)控制傳送帶啟停？Step03:軟件設(shè)計(jì)——搬運(yùn)程序設(shè)置傳送帶電機(jī)速度設(shè)置運(yùn)行時(shí)間停止運(yùn)行【控制傳送帶延時(shí)停止】圖形化編程第二臺(tái)機(jī)械臂:分揀程序sorting【獲取“抓取點(diǎn)”位置】按住搬運(yùn)機(jī)械臂的“解鎖”鍵將機(jī)械臂移動(dòng)到積木停放的位置。讓吸盤處于積木上方正中間位置。根據(jù)獲取值修改XYZStep03:軟件設(shè)計(jì)——分揀程序圖形化編程第二臺(tái)機(jī)械臂:分揀程序sorting【獲取“顏色識(shí)別”位置】勾選吸盤，讓吸盤吸住積木，按住小臂“解鎖”鍵，將積木移動(dòng)到顏色傳感器上方（距離顏色傳感器不要太遠(yuǎn)，5mm~10mm即可）根據(jù)獲取值修改XYZStep03:軟件設(shè)計(jì)——分揀程序圖形化編程第二臺(tái)機(jī)械臂:分揀程序sorting【獲取“放置”位置】按住小臂“解鎖”鍵，用機(jī)械臂將積木移動(dòng)到想要的放置位置（位置需可達(dá)）根據(jù)獲取值修改XYZStep03:軟件設(shè)計(jì)——分揀程序圖形化編程第二臺(tái)機(jī)械臂:分揀程序sorting【識(shí)別顏色、分類擺放】Step03:軟件設(shè)計(jì)——分揀程序圖形化編程第二臺(tái)機(jī)械臂:分揀程序sorting【抓取、顏色識(shí)別、分類擺放積木】讀取光電傳感器數(shù)值，控制機(jī)械臂吸取積木，進(jìn)行顏色識(shí)別，按照顏色，分別擺放積木準(zhǔn)備抓取時(shí)，Z軸方向要高于積木Step03:軟件設(shè)計(jì)——分揀程序搬運(yùn)分揀Step04:系統(tǒng)運(yùn)行調(diào)試第一臺(tái)機(jī)械臂Dobot1用于搬運(yùn)物塊，第二臺(tái)機(jī)械臂Dobot2用于分揀物塊。搬運(yùn)分揀任務(wù)4-1基礎(chǔ)：傳送帶-光電-顏色傳感器測(cè)試通過DobotStudio進(jìn)行Blockly圖形化編程，實(shí)現(xiàn)：（1）傳送帶啟停測(cè)試（2）光電傳感器測(cè)試，輸出測(cè)試結(jié)果（3）顏色傳感器測(cè)試，輸出測(cè)試結(jié)果【作業(yè)提交】：代碼截圖，提交職教云任務(wù)實(shí)施搬運(yùn)分揀任務(wù)4-1進(jìn)階：積木搬運(yùn)分揀（圖形化編程）通過DobotStudio進(jìn)行Blockly圖形化編程，實(shí)現(xiàn)積木搬運(yùn)分揀。（1）學(xué)號(hào)尾號(hào)為奇數(shù)：實(shí)現(xiàn)3x3x2個(gè)積木搬運(yùn)分揀。（2）學(xué)號(hào)尾號(hào)為偶數(shù)：實(shí)現(xiàn)2x2x2個(gè)積木搬運(yùn)分揀?！咀⒁狻浚嚎紤]Z軸高度的變化【作業(yè)提交】：代碼截圖，機(jī)械臂搬運(yùn)分揀拍照任務(wù)實(shí)施Thankyou機(jī)器人，有“控”玩。傳感器測(cè)試【顏色傳感器測(cè)試】知識(shí)鏈接4：顏色識(shí)別傳感器任務(wù)4-2有“感情”的傳送帶《智能機(jī)械臂控制》python

“有感情”的傳送帶（python）根據(jù)人臉表情，調(diào)整傳送帶速度（0-120mm/s）（基于任務(wù)3-4

人臉識(shí)別工程）任務(wù)解析人臉檢測(cè)detectMultiScale()OpenCVHaar特征分類器人臉圖像處理人臉表情識(shí)別預(yù)測(cè)CNN分類模型表情標(biāo)簽（0-6）傳送帶速度控制python任務(wù)解析攝像頭圖像66*20120mm/s知識(shí)鏈接1：OpenCV人臉檢測(cè)人臉檢測(cè)（1）Haar特征和級(jí)聯(lián)分類器

Haar特征和級(jí)聯(lián)分類器是一種經(jīng)典的“目標(biāo)檢測(cè)算法”，適用于檢測(cè)物體在圖像中的位置、大小和姿態(tài)等。在OpenCV中，提供了訓(xùn)練好的Haar特征和級(jí)聯(lián)分類器XML文件，該文件中會(huì)描述人體各個(gè)部位的Haar特征值。包括：人臉、眼睛、嘴唇等等。Haar特征和級(jí)聯(lián)分類器存放目錄：OpenCV安裝目錄中\(zhòng)data\haarcascades目錄下。知識(shí)鏈接1：OpenCV人臉檢測(cè)人臉檢測(cè)（1）Haar特征和級(jí)聯(lián)分類器OpenCV-pythonhaarcascade各種分類器文件位置打開分別輸入命令：condaactivatepp_py37pipshowopencv-python為方便程序調(diào)用、移植，本任務(wù)中，將分類器放到當(dāng)前工程文件夾face/haarcascades目錄下知識(shí)鏈接1：OpenCV人臉檢測(cè)人臉檢測(cè)（2）多尺度測(cè)函數(shù)detectMultiScale()OpenCV中的detectMultiScale函數(shù)可基于物體的特征定位（如Haar特征）檢測(cè)圖像中是否包含指定的物體。

檢測(cè)器以移動(dòng)窗口形式搜索圖像，并在每一個(gè)窗口運(yùn)行特征定位，判斷是否存在特定的物體。如果特征定位返回積極的結(jié)果，則說明該窗口存在目標(biāo)物體，算法會(huì)保留該窗口位置以及物體在圖像中的精確輪廓。知識(shí)鏈接1：OpenCV人臉檢測(cè)人臉檢測(cè)（3）使用detectMultiScale()進(jìn)行人臉檢測(cè)【參數(shù)說明】image——待檢測(cè)圖片，一般為灰度圖像，加快檢測(cè)速度；scaleFactor——搜索窗口的比例系數(shù)，每次圖像尺寸減小的比例，默認(rèn)為1.1，即每次縮小10%minNeighbors——默認(rèn)3，每一個(gè)目標(biāo)至少要被檢測(cè)到3次才算是真的目標(biāo)flags——使用默認(rèn)值，新版未使用minSize——檢測(cè)到的人臉最小尺寸maxSize——檢測(cè)到的人臉最大尺寸【返回值】：目標(biāo)對(duì)象的矩形框向量組知識(shí)鏈接2：傳送帶控制傳送帶（1）電機(jī)速度設(shè)置函數(shù)dType.SetEMotor(api,index,isEnabled,speed,isQueued=0)api:Dobot庫(kù)的對(duì)象.index：電機(jī)編號(hào)：0：Stepper1；1：

Stepper2isEnabled：開關(guān)狀態(tài)：0：關(guān)，1：開speed：運(yùn)轉(zhuǎn)速度，脈沖數(shù)/秒isQueued：隊(duì)列模式使用開關(guān)狀態(tài)：1∶使用隊(duì)列模式，0：不使用隊(duì)列模式返回：隊(duì)列模式：隊(duì)列命令索引；立即模式：0知識(shí)鏈接2：傳送帶控制傳送帶（2）已知：42步進(jìn)電機(jī)，步距角=1.8度；聯(lián)動(dòng)軸直徑=36mm求解：速度V(mm/s)對(duì)應(yīng)的脈沖數(shù)/秒①每周脈沖數(shù)已知：步距角=1.8度可得：每周脈沖數(shù)Pulses=360.0/1.8=200②1mm對(duì)應(yīng)的脈沖數(shù)已知：聯(lián)動(dòng)軸直徑=36mm可得：聯(lián)動(dòng)軸周長(zhǎng)C=3.14*36.0≈113.04mm200脈沖/113.04mm=1.769脈沖/mm;每走1mm，需要發(fā)送1.769個(gè)脈沖

③傳送帶最大速度120mm/s;

速度脈沖最大值

=120*1.769≈212脈沖/秒知識(shí)鏈接2：傳送帶控制傳送帶（2）已知：42步進(jìn)電機(jī)，步距角=1.8度；聯(lián)動(dòng)軸直徑=36mm求解：速度V(mm/s)對(duì)應(yīng)的脈沖數(shù)/秒

④步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行了10*16的細(xì)分，則：任意速度V(mm/s),對(duì)應(yīng)的每秒脈沖數(shù)為：P=V*1.769*10.0*16.0

步進(jìn)電機(jī)速度范圍：0~212脈沖/秒任務(wù)實(shí)施：人臉表情驅(qū)動(dòng)傳送帶python注意：確保機(jī)械臂已經(jīng)關(guān)機(jī)、斷電；傳送帶斷電！??！Step01:環(huán)境準(zhǔn)備傳送帶與機(jī)械臂底座stepper1連接pycharm工程