LabVIEW，32路舵机控制板和多自由度机械臂
扫描二维码
随时随地手机看文章
从题目上看，这篇文章涉及了LabVIEW的编程、32路舵机控制板的使用和多自由度机械臂的动作演示，应该还有蓝牙通讯，后面三部分内容，在前面的文章中讲述过，文章题目《32路舵机控制板与多自由度机械臂》，网址：http://www.eefocus.com/zhang700309/blog/12-09/286479_a1c80.html。这篇文章主要讲LabVIEW如何编程来与舵机控制板串口通信，并进而控制机械臂上的各个舵机。
32路舵机控制板由国内公司DFRobot出品，上一篇文章讲述了如何用控制板自带的舵机控制软件，来设置舵机动作的方法，这篇文章希望用LabVIEW程序来代替厂家的舵机控制软件一部分功能，来做一个为这个实验项目量身定做的人机界面。
实验视频：
点击网址，全屏看视频，
http://www.tudou.com/v/anpCVbq0ZDI/&rpid=96368873&resourceId=96368873_04_05_99/v.swf。
多自由度机械臂的6个舵机分别控制爪子抓放、腕部旋转、腕部上下、肘部上下、臂部上下和臂部旋转，这些部位的舵机按照从爪子到塔台的顺序，分别通过控制线接到舵机控制板的通道上，通道编号为3、4、5、13、14、15，如下图所示。
6自由度机械臂：（所有图片，双击都可以放大观看！）
32路舵机控制板：
多自由度机械臂上的6个舵机都支持180度转角，舵机的转动角度是通过调节PWM（脉冲宽度调制）信号的占空比来实现的，标准PWM信号的周期固定为20ms（50Hz），脉宽在500us到2500us之间，脉宽和舵机的转角0°～180°相对应。
从人机对话前面板入手，开始讲解LabVIEW编程，看看下图LabVIEW前面板中，有六个滑动杆控件，用鼠标移动游标，在行程范围从500到2500的滑动杆上移动，就可以分别控制机械臂上的六个舵机转动角度。
六个滑动杆的当前值会立即反馈到后台程序，即LabVIEW框图程序，这个程序会把这些数据组合成一行字符串命令，并通过串口，下达给32路舵机控制板，进而控制机械臂上的舵机。所以这次LabVIEW编程有两个要点：1、如何编写LabVIEW串口通信程序，让舵机控制板接受到上位机下达的字符串命令；2、如何把数据类型为整数的六个舵机PWM脉宽数据组合成字符串，而且这个字符串必须符合控制板对字符串命令的格式要求。
框图程序：（所有图片，双击都可以放大观看！）
上图的图形化编程设计是采用NI_VISA串口Serial函数来访问和控制串口的。VISA中的Serial函数库里包含VISA 配置串口、VISA 写入、VISA 读取、VISA 关闭等子函数。这些子函数的提取路径是：函数库→仪器I/O→串口，本设计用到的三个VISA串口子函数是：VISA串口配置函数VISA Configure Serial Port、VISA写入函数VISA Write、和VISA 关闭函数VISA Close。它们的图标见下图所示：
VISA串口配置函数的作用是完成串口参数的初始化设置，包括了串口资源名称，波特率，奇偶校验、数据比特、是否启用终止符等，上图中该函数连接了两个输入变量，变量名为“请选择串口名”和“波特率”，它们分别连在串口资源名称和波特率参数端子上，变量值是在前面板上相应控件来设定的，其它输入参数采用默认值。图中VISA串口配置函数有两个输出端子，图标上面的输出端子输出的是串口资源名称，下面的输出端子输出的是错误码，输出端子向下游函数传递信息。
VISA写入函数有三个输入端子，上面一个输入端子是前面VISA串口配置函数传递的串口资源名称，下面的输入端子是传递的错误码，意思是若前面的函数出错了，会往这里输入一个错误码，然后继续往下面传递，有错误码出现时程序是不会工作的。中间的输入端子是写入缓冲区入口，写入缓冲区支持的数据格式是字符串。
VISA关闭函数VISA Close的作用是当程序停止之前，必须要把使用的串口设备关闭，若不关闭，其他程序就不能使用该设备。
了解了LabVIEW的串口通信函数，下面的问题是如何把六个整数数据组合成字符串，而且这个字符串必须符合格式要求，然后把它送到VISA写入函数的写入缓冲区。
DF-USBSSC32控制板说明书网址：http://wiki.dfrobot.com.cn/index.php?title=USB%E7%89%8832%E8%B7%AF%E8%88%B5%E6%9C%BA%E6%8E%A7%E5%88%B6%E6%9D%BF(SKU:DRI0005)
，看看里面的说明书，多舵机字符串命令的格式是如何解释的。
说明书文摘：
舵机群运动实例：#5 P1600 #10 P750 T2500
通道5移动到1600us位置，通道10移动到750us的位置，2个都同时在2500us内完成，这个命令能协调多个舵机的速度。
机械臂上有六个舵机，它们的控制线接到舵机控制板的控制通道为3、4、5、13、14、15，不考虑移动速度，如果所有舵机都转动到90度位置，那么这个字符串命令应该如何写？答案是：
#3 P1500 #4 P1500#5 P1500 #13 P1500#14 P1500 #15 P1500
由于舵机安装的方位不同，所以程序中“3000-滑动杆当前值”算式的意思是让滑动杆游标的移动方向与舵机转动方向调整为一致，比如希望滑动杆游标左移，希望舵机顺时针旋转，如果发现实际情况是舵机逆时针旋转，就要用到这个算式。
再看看LabVIEW框图程序中，与生成字符串命令相关的部分，我把它们单独截屏下来了。
按照DF-USBSSC32控制板说明书上所述，在这个字符串命令后面要加入
框图程序中，VISA配置串口函数下方的程序是：1、串口波特率设定为115200b/s；2、控制各舵机转角的滑动杆初值都设置为1500us，即舵机角度设置为90度，使程序开始运行时，机械臂到达工作初始位置，我在机械臂上安装舵机时，事先把所有舵机的转角都调整为90度，才把它们安装上去。
通过以上编程，符合格式要求的字符串命令就这样一步步生成了，把这个字符串往VISA写入函数“一送”，就OK了，通过串口写到了下位机DF-USBSSC32控制板中，控制板不需要编写一行程序，它会自动理解下达的命令，同时响应前面板上滑动杆控件的游标移动，并驱使各舵机转动角度，让机械臂完成鼠标操纵者所希望达到的各种动作。
下载文档
