如何分別對(duì)機(jī)器人上的多個(gè)伺服進(jìn)行獨(dú)立操控

我們已經(jīng)探索了如何構(gòu)建機(jī)械臂并使用超聲波傳感器對(duì)其進(jìn)行控制。如果您想要實(shí)現(xiàn)更多的控制功能（以及了解撥盤和旋鈕的工作原理），您可以在項(xiàng)目中添加一個(gè)電位計(jì)。這些輸入設(shè)備使您可以使用可調(diào)撥盤來對(duì)您的項(xiàng)目進(jìn)行控制。在本指南中，我們將向您展示如何分別對(duì)機(jī)器人上的多個(gè)伺服進(jìn)行獨(dú)立操控，其中每個(gè)伺服對(duì)應(yīng)一個(gè)撥盤。

電位計(jì)的工作原理

大多數(shù)撥盤和旋鈕下面是一個(gè)稱為電位計(jì)的設(shè)備。這種類型的電阻可以調(diào)整通過它的電壓，然后將其轉(zhuǎn)換為可變值。這對(duì)于音量調(diào)控、亮度調(diào)控，或者我們?cè)诮裉斓闹改现袑⒁榻B的伺服位置調(diào)控都很有用。

電位計(jì)的形式可以是撥盤、旋鈕或者滑塊，選擇哪種取決于您的應(yīng)用需求。在本指南中，我們將使用撥盤來控制機(jī)械臂上的多個(gè)伺服。這種類型的電位計(jì)通常有三個(gè)引腳：兩個(gè)引腳在外面，連接電源和接地。

中間的引腳是信號(hào)引腳，可以連接到Arduino板上的模擬引腳，以測(cè)量電位計(jì)信號(hào)引腳輸出的值與全5V電壓接近的程度。在極端情況下，兩端電壓為0V，開發(fā)板讀取的電壓值為0。另一個(gè)極端情況下，通過的電壓為全5V，開發(fā)板讀取值為1023。也就是說這可以提供1024個(gè)可以測(cè)量的阻力級(jí)別，所以可以有1024個(gè)值傳遞到您的腳本中。

所需組件

該項(xiàng)目所需材料與我們之前的使用超聲波傳感器控制機(jī)械臂指南中所需材料大致相似。但是，我們將使用一個(gè)簡(jiǎn)單的撥盤來代替超聲波傳感器?；?a target="_blank">電子套件通常帶有這些撥盤，您也可以單獨(dú)進(jìn)行購(gòu)買。

您還需要一個(gè)簡(jiǎn)單的揚(yáng)聲器模塊和一根USB數(shù)據(jù)線，我使用的是一個(gè)簡(jiǎn)單的單聲道揚(yáng)聲器。

本指南是基于所使用的meArm套件中的TG9z伺服編寫的。根據(jù)您所使用的特定伺服系統(tǒng)，可能會(huì)有一些變化，因此請(qǐng)務(wù)必閱讀材料的相關(guān)文檔。

代碼

我們之前的指南更詳細(xì)地介紹了伺服的工作原理，因此我們?cè)诖颂帉⒅攸c(diǎn)介紹電位計(jì)，但是還是之介紹一些有關(guān)基礎(chǔ)知識(shí)。如果您想將代碼上傳到Arduino并直接跳到接線部分，那么所有代碼如下所示。

#include


Servo myservo1; // create servo object to control a servo
Servo myservo2; // create servo object to control a servo


int potpinA0 = 0; // Assign analog pin to potentiometer
int potpinA1 = 1; // Assign analog pin to potentiometer
int val0 = 0; // Variable to read value from potentiometer, starts at 0
int val1 = 0; // Variable to read value from potentiometer, starts at 0


void setup() {
myservo1.attach(9); // attaches the servo on pin 9 to the servo object
myservo2.attach(10); // attaches the servo on pin 10 to the servo object
Serial.begin(9600); // This will allow you to read how far away your sensor is later


}
void loop() {
val0 = analogRead(potpinA0); // Reads potentiometer value (between 0 and 1023)
val0 = map(val0, 0, 1023, 110, 150); // Scale value to volume (value between 0 and 50)
val1 = analogRead(potpinA1); // Reads potentiometer value (between 0 and 1023)
val1 = map(val1, 0, 1023, 50, 170); // Scale value to volume (value between 0 and 50)
Serial.print(“Pin 1: “);
Serial.print(val0); // Print dial/volume position
Serial.print(“, Pin 2: “);
Serial.print(val1); // Print dial/volume position
Serial.println();


myservo1.write(val0); // Sets servo 1 according to the scaled value
delay(15); // Waits for the servo to get there


myservo2.write(val1); // Sets servo 2 according to the scaled value
delay(15); // Waits for the servo to get there


}


First, let’s take a look at the variables.


int potpinA0 = 0; // Assign analog pin to potentiometer
int val0 = 0; // Variable to read value from potentiometer, starts at 0

這些是在setup()函數(shù)之前定義的（確保您已經(jīng)創(chuàng)建了伺服對(duì)象，并在此處包含了Servo.h庫(kù)），第一個(gè)變量potpinA0將電位計(jì)的信號(hào)引腳分配給Arduino上的引腳A0。

第二個(gè)變量val0將用于存儲(chǔ)從該引腳接收到的值。

val0 = analogRead(potpinA0); // Reads potentiometer value (between 0 and 1023)
val0 = map(val0, 0, 1023, 110, 150); // Scale value to volume (value between 0 and 50)

這里的第一行讀取電位計(jì)連接到的模擬引腳值并將其分配給val0。默認(rèn)情況下，該值將介于0和1023之間。然而，這個(gè)范圍對(duì)我們的伺服來說太大了，它最多只能旋轉(zhuǎn)180度（實(shí)際上甚至更小，我們一會(huì)兒將會(huì)看到）。所以，第二行用于將從電位計(jì)接收到的值轉(zhuǎn)換到更易于管理的值。

map() 函數(shù)對(duì)于該工作很有用，但是對(duì)于要輸入的值可能需要反復(fù)試驗(yàn)。雖然您的伺服系統(tǒng)最多可以旋轉(zhuǎn)180度，但是它們所連接部件的運(yùn)動(dòng)可能會(huì)有更多限制。試驗(yàn)出它們的運(yùn)動(dòng)范圍，以找出這些伺服可以達(dá)到的最小值和最大值。就本項(xiàng)目來說，我發(fā)現(xiàn)我的第一個(gè)伺服在110度到150度之間運(yùn)動(dòng)。

考慮到這些信息， map()函數(shù)可以把0到1023的范圍重新映射到110到150。現(xiàn)在，如果我將撥盤調(diào)到最低點(diǎn)，它將返回110。如果我將它旋轉(zhuǎn)到最高點(diǎn)，將返回150。中間的度數(shù)將按比例映射到這兩個(gè)值之間。

Serial.print(“Pin 1: “);
Serial.print(val0); // Print dial/volume position
Serial.print(“, Pin 2: “);
Serial.print(val1); // Print dial/volume position
Serial.println();

此部分將返回串行監(jiān)視器中電位計(jì)的值（重新映射之后）。這對(duì)于在連接伺服之前對(duì)值進(jìn)行測(cè)試很有用。

myservo1.write(val0); // Sets servo 1 according to the scaled value
delay(15); // Waits for the servo to get there

最后，這個(gè)命令會(huì)告訴伺服在重新映射電位計(jì)信號(hào)后旋轉(zhuǎn)到指定位置。延遲命令會(huì)給程序一點(diǎn)時(shí)間來完成旋轉(zhuǎn)動(dòng)作。

完整代碼包括上述的兩組各種命令，其中為多個(gè)伺服分配了變量，每個(gè)伺服都可以進(jìn)行獨(dú)立操作。您可以添加盡可能多的伺服，只要您的開發(fā)板能夠處理。請(qǐng)記住，每個(gè)伺服都需要在map()函數(shù)中指定自己特定的運(yùn)動(dòng)范圍。

接線

與所有的伺服項(xiàng)目一樣，在連接伺服系統(tǒng)之前，最好進(jìn)行盡可能多的編碼工作和測(cè)試。準(zhǔn)備好后，將代碼上傳到您的Arduino，然后按照如下方式連接線路（您可能需要為本項(xiàng)目使用一個(gè)面包板）：

● 將每個(gè)電位計(jì)上的第一個(gè)引腳連接到GND。
● 將每個(gè)電位計(jì)上的第三個(gè)引腳連接到5V。
● 將第一個(gè)電位計(jì)上的最后一個(gè)引腳連接到Arduino上的引腳A0。如果您使用第二個(gè)電位計(jì)和伺服組合（像完整代碼里的那樣），請(qǐng)將其連接到引腳A1。對(duì)于您所添加的每個(gè)電位計(jì)都以此類推。
● 將伺服上的電源線連接到5V，將地線連接到GND。
● 將伺服上的黃色信號(hào)線連接到引腳9。如果您使用第二個(gè)伺服，將其信號(hào)線連接到引腳10。

當(dāng)完成了所有連接，并上傳代碼后，您應(yīng)該能夠旋轉(zhuǎn)撥盤并且從伺服看到相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)。每個(gè)伺服將通過自己的電位計(jì)獨(dú)立進(jìn)行操作。但是，我們也有可能可以通過一個(gè)撥盤控制多個(gè)伺服，甚至可以編寫一個(gè)使其沿預(yù)設(shè)路徑自動(dòng)移動(dòng)的草圖。嘗試在項(xiàng)目中添加更多伺服，并嘗試使用其他方法來對(duì)伺服進(jìn)行控制。

審核編輯 ：李倩