机器人搭建与设计流程指南

### 机器人搭建与设计流程指南 #### 1. 机器人硬件搭建 在完成机器人的机械结构搭建后，接下来要对伺服电缆进行整理。套件中有四组伺服扩展电缆，需将它们连接到机械臂顶部的四个伺服电机上。可以使用扎带将电缆固定在机械臂侧面，套件中还有一种螺旋电缆整理器，也能用来整理机械臂电缆，使电缆颜色统一。 ##### 1.1 布线 机器人主要有四个电子组件：树莓派 3（机器人的“大脑”）、Arduino Mega、电机屏蔽罩和伺服控制器。需要两组电源，树莓派和伺服控制器需要 5V 电源，而电机控制器需要电池组提供的 11V 全电压。为此，购买了一个 5V 电源转换器将电池电压转换为 11V。电机控制器需要连接标有“EXT_PWR”的螺丝端子来获取电源。 具体布线步骤如下： - 创建一个有两个分支的电源线束，一个分支将 11V 电源接入电源供应板和电机控制器。 - 从电源供应板引出 5V 电源连接到树莓派 3。 - 另一个 5V 电源连接到伺服控制器板上的“伺服电源”接口，该接口是与六个伺服电机的三针连接器对齐的两针连接器。 树莓派 3 的 USB 接口有足够的电力为 Arduino（负载几乎为零）和伺服控制器逻辑电路供电，这两个设备耗电量都很小。通过 USB 电缆将树莓派 3 与 Arduino 和伺服控制器连接起来，后续还会将 USB 摄像头插入树莓派 3。如果遇到供电问题，可以单独为 Arduino 提供 5V 电源。USB 线还负责向 Arduino 和伺服控制器传输控制信号。电机屏蔽罩直接插在 Arduino Mega 顶部，无需额外连接。 ##### 1.2 安装与测试 在连接任何敏感组件之前，先将电池和电源转换器组装好，使用电压表测试电压和极性是否正确。在将树莓派 3 和 Arduino 接入电池电源并通过 USB 电缆连接之前，先将驱动程序和控制软件加载到这两个设备中。 将所有伺服电缆安装到伺服控制器时，要确保黑色的接地线（负极线）都在同一侧，它们应连接到伺服控制器的外侧。要仔细检查所有伺服电机上的黑色电线是否都对齐在“ - ”或负极引脚上。 为了进行远程操作，提供了 PlayStation/Xbox 类型的游戏手柄连接方式，这有助于确保所有电机都能正常运行。如果某个驱动电机反转，只需交换电机的电线即可。 以下是硬件组件及电源需求的表格： | 组件 | 电源需求 | | ---- | ---- | | 树莓派 3 | 5V | | 伺服控制器 | 5V | | 电机控制器 | 11V | 下面是硬件连接的 mermaid 流程图： ```mermaid graph LR classDef process fill:#E5F6FF,stroke:#73A6FF,stroke-width:2px; A(电池组):::process --> B(电源转换器):::process B --> C(11V 到电机控制器):::process B --> D(5V 到电源供应板):::process D --> E(5V 到树莓派 3):::process D --> F(5V 到伺服控制器):::process G(树莓派 3):::process --> H(USB 到 Arduino):::process G --> I(USB 到伺服控制 ```