多功能復(fù)合機(jī)器人設(shè)計(jì)方案

本文中的案例介紹了如何將 myCobot 280 機(jī)械臂與 myAGV 移動(dòng)底盤(pán)進(jìn)行集成，以構(gòu)建用于智能自動(dòng)化的多功能復(fù)合機(jī)器人。

一、引言

想象一下，有一個(gè)可以在固定位置或桌面上執(zhí)行抓取和操作任務(wù)的機(jī)械臂，以及一個(gè)能夠在地面上運(yùn)輸物體的移動(dòng) AGV。單獨(dú)來(lái)看，它們的功能是有限的。然而，當(dāng)這兩個(gè)組件結(jié)合在一起時(shí)，它們會(huì)解鎖新的應(yīng)用場(chǎng)景，增強(qiáng)機(jī)器人的靈活性和自動(dòng)化能力。

在本文中，我將演示如何將 myCobot 280 Pi 機(jī)械臂與 myAGV Pi 移動(dòng) AGV 相結(jié)合，打造一款功能強(qiáng)大的復(fù)合機(jī)器人。通過(guò)跟隨我的步驟，您將學(xué)習(xí)如何從硬件組裝到編程控制，最終構(gòu)建一個(gè)實(shí)用的智能系統(tǒng)，將機(jī)械臂與移動(dòng)平臺(tái)集成在一起。
二、項(xiàng)目準(zhǔn)備
1、本項(xiàng)目所使用的設(shè)備
Elephant Robotics myAGV（包括其他附件，比如充電器）
Raspberry Pi 4 Model B
M5Stack ESP32 Basic Core IoT Development Kit
Elephant Robotics myCobot 280 pi
以及其他常規(guī)設(shè)備，電腦、鼠標(biāo)、監(jiān)控器等等

2、軟件：
● PymyCobot（最新版本）
● ROS（確保安裝了最新的 ROS 軟件包）

注意：myCobot 280 Pi 中的 Raspberry Pi 系統(tǒng)預(yù)裝了基礎(chǔ)環(huán)境。您只需將 pymycobot 和 ROS 軟件包更新到最新版本。
三、項(xiàng)目運(yùn)行
1、機(jī)械臂的控制
myCobot 280 Pi 預(yù)裝了 Ubuntu 系統(tǒng)，其控制通常是在 Python 環(huán)境中使用 pymycobot 庫(kù)實(shí)現(xiàn)的。以下是如何使用 Python 控制myCobot 280 Pi 的摘要。

2、API概述
1.關(guān)節(jié)角度控制

Function:  
`send_angles(degrees, speed)`  
 
Purpose:  
Send target angles to all joints of the robotic arm.  
 
Parameters:  
 `degrees`: (List[float]) A list containing the angles for all joints, e.g., `[20, 20, 20, 20, 20, 20]`.  
 `speed`: (int) The movement speed of the robotic arm, ranging from `0` to `100`.  
 
Return Value:  
`1`

2.協(xié)調(diào)控制

Function:  
`send_coords(coords, speed, mode)`  
 
Purpose:  
Move the robotic arm’s end-effector to a specific position and orientation in space.  
 
Parameters:  
 `coords`: (List[float]) A list of six coordinate values representing `[x, y, z, rx, ry, rz]`.  
 `speed`: (int) The movement speed of the robotic arm, ranging from `0` to `100`.  
 `mode`: (int) Determines the movement path:  
 `0`: Non-linear (random planning) path. The end-effector moves to the target point, maintaining the specified posture.  
 `1`: Linear path. The end-effector moves in a straight line to the target point using intelligent planning.  
 
Return Value:  
`1`

3.延遲執(zhí)行

Function:  
`time.sleep(t)`  
 
Purpose:  
Pausetheexecutionfor`t`secondsbeforeproceedingtothenextcommand.

4.抓手控制

Function:  
`set_gripper_value(value, speed, gripper_type=None)`  
 
Purpose:  
Rotate the gripper to a specified position at a given speed.  
 
Parameters:  
 `value`: (int) Target position for the gripper, ranging from `0` to `256`.  
 `speed`: (int) Speed of gripper movement, ranging from `0` to `100`.  
 `gripper_type`: (int, optional) Specifies the gripper type:  
 `1`: Adaptive gripper (default).  
 `3`: Parallel gripper.  
 `4`: Flexible gripper.  
 
Return Value:  
`1`

示例代碼

from pymycobot.mycobot280 import MyCobot280
import time
 
# Initialize myCobot 280 Pi
mc = MyCobot280("/dev/ttyAMA0", 1000000)
 
# Retrieve and print the current coordinates of the end-effector
coords = mc.get_coords()
print(coords)
 
# Move the end-effector to specific coordinates with linear movement
mc.send_coords([57.0, -107.4, 316.3, -93.81, -12.71, -163.49], 80, 1)
time.sleep(1.5)
 
# Move the end-effector to another set of coordinates
mc.send_coords([-13.7, -107.5, 223.9, 165.52, -75.41, -73.52], 80, 1)
time.sleep(1.5)
 
# Adjust a single coordinate with speed 70
mc.send_coord(1, -40, 70)

3、注意事項(xiàng)
●在運(yùn)行腳本之前，確保手臂的工作空間和環(huán)境沒(méi)有障礙物。
●始終設(shè)置適當(dāng)?shù)乃俣?，以防止可能損壞硬件的突然移動(dòng)。

4、AGV的控制
由大象機(jī)器人公司開(kāi)發(fā)的myAGV 2023 Pi是一款為研究、教育和個(gè)人制造商設(shè)計(jì)的移動(dòng)機(jī)器人。它采用樹(shù)莓派4B核心主板，運(yùn)行定制的Ubuntu Mate 20.04操作系統(tǒng)，確保流暢和用戶(hù)友好的操作。

●配備樹(shù)莓派4B，提供強(qiáng)大的性能和出色的可擴(kuò)展性。
●包括360度激光雷達(dá)，用于全面掃描和環(huán)保意識(shí)。
●配備500萬(wàn)像素HD攝像頭，用于物體識(shí)別和精確定位。
●運(yùn)動(dòng)競(jìng)賽級(jí)Mecanum車(chē)輪可進(jìn)行全方位運(yùn)動(dòng)，在復(fù)雜地形上具有靈活性。
●支持圖形化編程，使用戶(hù)能夠通過(guò)直觀(guān)的可視化界面進(jìn)行開(kāi)發(fā)和調(diào)試。
myAGV帶有內(nèi)置的映射和導(dǎo)航功能。您只需要調(diào)用適當(dāng)?shù)哪_本即可使用這些功能。
5、整合與通訊 安裝 myCobot 280有兩個(gè)用于安全連接的安裝孔。

安裝位置的選擇取決于機(jī)械臂的預(yù)期任務(wù)。建議將手臂安裝在myAGV的最前面位置，遠(yuǎn)離myAGV接口。

機(jī)械臂電源myAGV具有專(zhuān)用的12V電源輸出接口，可為機(jī)械臂供電。這簡(jiǎn)化了設(shè)置并確保機(jī)械臂具有可靠的電源。

安裝機(jī)械臂并為其供電后，連接鍵盤(pán)、鼠標(biāo)和顯示器。通過(guò)此設(shè)置，您可以開(kāi)始對(duì)集成復(fù)合機(jī)器人進(jìn)行編程。

通訊
要在AGV和機(jī)械臂之間建立通信，請(qǐng)執(zhí)行以下步驟：
1.連接到同一個(gè)網(wǎng)絡(luò)確保AGV和機(jī)械臂都連接到同一個(gè)本地網(wǎng)絡(luò)（WiFi）。這允許設(shè)備之間的無(wú)縫通信。
2.在機(jī)械臂上啟動(dòng)服務(wù)器腳本在機(jī)械臂上運(yùn)行服務(wù)器腳本以啟用通信。
打開(kāi)機(jī)械臂上的終端并執(zhí)行以下命令：

python Server.py

3.測(cè)試AGV的連接

在AGV上創(chuàng)建一個(gè)新的Python腳本以檢查與機(jī)械臂的連接是否正常運(yùn)行。使用以下示例腳本：

from pymycobot import MyCobotSocket
import time
 
# Initialize the connection with the robotic arm
arm = MyCobotSocket("192.168.1.248")  # Replace with the actual IP address of the robotic arm
 
# Send initial angles to the robotic arm
arm.send_angles([0, 0, 0, 0, 0, 0], 50)
time.sleep(2)
 
# Adjust the angles to test movement
arm.send_angles([0, 0, 0, 0, 0, -90], 50)

四、實(shí)際應(yīng)用示例
讓我們嘗試一個(gè)簡(jiǎn)單的運(yùn)動(dòng)控制任務(wù)，看看這個(gè)機(jī)器人能做什么。

我想把多余的零食退回零食盒。首先，我控制移動(dòng)平臺(tái)移動(dòng)到額外零食的位置。由于myAGV配備了全向輪子，它可以當(dāng)場(chǎng)旋轉(zhuǎn)。

成功獲得目標(biāo)后，我們繼續(xù)將零食放回原處。

小結(jié)

在本案例中，這一復(fù)合機(jī)器人結(jié)合了機(jī)械臂和移動(dòng)AGV的功能，提供了具有巨大潛力的廣泛應(yīng)用前景。
比如在智能物流倉(cāng)儲(chǔ)中，它可以在倉(cāng)庫(kù)內(nèi)執(zhí)行智能運(yùn)輸任務(wù)。例如，機(jī)械臂可以處理揀貨，而AGV將物品運(yùn)送到指定位置。
或者在農(nóng)業(yè)和戶(hù)外應(yīng)用中，復(fù)合機(jī)器人可用于水果采摘、作物檢查等。機(jī)械臂可以處理采摘任務(wù)，而AGV則移動(dòng)到下一個(gè)采摘點(diǎn)。
在上述的實(shí)操過(guò)程中，我們模擬了一個(gè)智能倉(cāng)儲(chǔ)場(chǎng)景，通過(guò)配備SLAM算法的移動(dòng)AGV在將物體A運(yùn)送到另一個(gè)位置的同時(shí)進(jìn)行自主導(dǎo)航和檢查。
如果你想用真實(shí)的機(jī)械臂進(jìn)行模擬，可以試試mycobot系列產(chǎn)品。如果你有其他關(guān)于機(jī)械臂使用的好的想法想要實(shí)現(xiàn)的話(huà)，也歡迎在下方留言和我們溝通。