通过ROS控制真实机械臂(1)—-硬件测试

控制机械臂的电机有三种：  

1. 伺服电机
2. 步进电机
3. 舵机

1.   本次实验所使用的舵机有两种：

LD_1501MG舵机和 ES3005舵机；

控制板选择的是Beaglebone black，由于ES3005舵机的供电电压是5V，可以直接使用Beaglebone控制，手动测试流程如下：

接线：   暗灰： GND
        红色： VCC 4.8-7.2V
        橙黄线： 脉冲输入
        PWM 口为 BBB1 板的 P9_21 口。
        period：20000000 舵机的期望周期是20ms，所以给定period为20000000
        通过控制占空比duty，即可控制舵机的转角，对应关系如下：

   $ echo 0 > run
   $ echo 0 > polarity         这步是必须的，要不然没反应
   $ echo 20000000 > period
   $ echo 500000 > duty    闭合
   $ echo 1 > run
   $ echo 2500000 > duty    初始
   $ echo 1 > run

2.    LD_1501MG舵机 ：控制的电源是6~7.4V供电，使用beaglebne5v供电的时候操作不当会导致beaglebone重启，使用3.3V控制的话不会导致板子重启，但是由于供电电压不足，需要手动扭一下，舵机才会旋转。这都是不当操作，且注意脉冲的电压和供电电压要匹配（单独给舵机6~7.4V供电，而pwm继续使用beaglebone的3.3V输出,则是不匹配，舵机完全不转）。所以最终方法是使用beaglebone的pwm输出结合逻辑电平转换，用7.4V的电源给电平转换器和舵机供电，将板子的pwm输出从3.3V映射到7.4V，这样电压就匹配了。

  加载pwm设备树，测试所用pwm口为p9_16,红黑线分别接电源正负极，第三跟白线接p9_16。手动控制测试同上述舵机的控制方法。  
 

3. 步进电机：由于机械臂目前安装的都是步进电机，每个关节的转矩和转速也不同，所以电机的型号也不同，但是控制的原理都是一样的。

 
  以DM542步进电机驱动器举例：通过驱动器上面的细分调节，设置成3200rec/Table，也就是步进电机每接受3200个脉冲周期，就会旋转360°，所以通过控制发送给步进电机的脉冲数就可以控制步进电机的转角。例如：需要电机旋转 a 弧度，pwm给定的周期为T(beaglebone的周期单位为ns，占空比只改变pwm的输出电压大小，对角度控制没有影响)：  

则发给步进电机的脉冲为    (a×180/π) × （3200/360）,

延时的时间为：time =  (a×180/π) × （3200/360） × (T×10^-6) ms,

通过usleep（time ×10^3）即可转到指定的角度。

  当然这种方法有一定的误差，误差主要是延时不够准确，步进电机没有闭环导致的。所以需要后面的伺服电机加编码器的组合来升级硬件。  

4 .伺服电机+编码器

  实验室使用的主要是elmo的伺服电机和驱动器，控制方式和步进电机类似，都是通过pwm控制电机，不同之处在于伺服电机没有步距角的概念，无法通过发送的脉冲数来控制电机旋转的角度，所以要结合编码器的数据来进行角度控制。  

5. 手柄

  工作环境为ubuntu14.04 + ros-indigo ，安装手柄调试工具。  

通过 $ sudo apt-get install jstest-gtk