【摘 要】随着科技的发展，越来多的智能产品出现在市面上，他们功能不同，作用不同。被用于各个行业，来代替人力的劳动。而在这些产品中，有一款智能产品用途广泛，不仅可以用于日常生活还可以用于医疗，运输等众多行业。它就是机械臂。机械臂的作用巨大且广泛。本设计针对机械臂进行研究，通过查阅资料，阅读文献，市场查看后发现，机械臂主要按照使用范围，驱动方式以及控制系统进行简单的分类，而本设计所介绍的是一款基于Arduino的机械臂设计。本设计采用了Arduino进行软件的开发设计。其主控芯片为Arduino UNO，外接了蓝牙模块，红外模块，舵机，以及agv小车底座。其中agv小车底座主要进行方向的移动，红外模块主要进行信号的接收，舵机主要进行机械臂的转动以及工作，蓝牙主要进行连接手机端。当设备上电后，最小系统开始工作，它开始通过蓝牙进行上位机的连接，当连接完成后，手机打开app进行控制，当手机点击前进时，机械臂底座向前运动，当手机点击后退时，机械臂底座进行后退，当点击机械臂时，机械臂开始工作，抓取物体。本设计基于Arduino进行开发，其符合当代机械臂的发展现状，是一个十分有价值，有意义的设计。
目录
一、 绪论 1
（一） 选题背景 1
（二） 选题意义 1
（三） 国外发展现状 1
（四） 国内发展现状 2
二、 系统总体设计方案 3
三．总体硬件设计 4
（一）硬件设计系统框图 4
（二）最小系统介绍 4
（三） 电源电路 5
（四） 按键电路 6
（五） 电机驱动电路设计 6
（六） 蓝牙通信电路设计 7
四．系统软件设计 9
（一）软件开发及系统功简介 9
（二）软件总体设计 9
（三）上位机界面设计 10
（四）按键程序设计 10
（五）电机程序设计 11
（六）舵机驱动设计 12
五、 设计的制作与调试 13
（一）元器件的组装 13
（二）电路的调试 13
（三）软件的调试 13
（四）遇到的问题以及解决办法 *51今日免费论文网|www.51jrft.com +Q: ^351916072^ 
13
（五）操作步骤 14
六．结论 15
七．致谢 16
参考文献 17
附录 18
绪论
选题背景
随着时代的发展和进步，越来越多的智能产品被开发出来，来进行一些机械化，重复性高的工作。其中机械臂的发展就十分的迅速，在国内外，机械臂行业突飞猛进。机械臂具有较高的适应性，在许多行业，如搬运，装卸，生产等。相比于人力，机械臂不需要进行休息，且价格低廉。工作效率更高。是很好的替代品。再生产上，他可以提高产线上的生产效率，降低工人的工作压力，在医疗上，他可以进行高精度的手术，相比于人力，其准确性更高。在军事上，它可以进行一些危险的操作。减少人们的所受到的安全威胁。
选题意义
从古代到近现代，物流方面始终是工业化极其重要的部分。一个效率高，运输快的物流系统可以极大地缩减企业运输开支，同时增加企业对同行的竞争力。但直至目前，在国内很多工厂的运输生产线上数控机床装卸工件仍由人工完成，劳动强度大且生产效率低。为了提高生产加工的工作效率,降低成本,并且加强现代化产业，适应现代自动化大生产。针对具体生产工艺,利用机器人技术，设计用一台装卸机械臂用来代替人工工作，以提高最终的劳动生产率。
机械臂是在自动化生产过程中使用的一种具有抓取和移动工件功能的自动化装置，它是漫长的由漫长的工业生产发展中摸索出来的机械抓取装置。机械臂能够代替人类完成危险、漫长且重复的工作，减轻工人的劳动强度，提高劳动生产力。机械臂愈来愈得到广泛的应用，在机械行业中它可用于零部件组装，加工工件的搬运、装卸，特别是在自动化数控机床、组合机床上使用更加普遍。它适应于批量生产，可以节约大量的生产时间，另一点是机械设计紧凑，工业适应性很强。当前我国工业机器人技术及其生产水平和国外相比还有小段的距离，应用规模低，生产水平缓慢对机械臂的研究与开发会直接影响到我国自动化生产水平的提升，从经济发展上与技术成长上考虑都是刻不容缓。因此，当务之急是加紧对机械手臂的研究设计与广泛应用。
本设计针对机械臂进行研究采用了Arduino UNO作为其主控芯片，外接了蓝牙模块，红外模块，舵机，以及agv小车底座。其中agv小车底座主要进行方向的移动，红外模块主要进行信号的接收，舵机主要进行机械臂的转动以及工作，蓝牙主要进行连接手机端。当设备上电后，最小系统开始工作，它开始通过蓝牙进行上位机的连接，当连接完成后，手机打开app进行控制，当手机点击前进时，机械臂底座向前运动，当手机点击后退时，机械臂底座进行后退，当点击机械臂时，机械臂开始工作，抓取物体。
国外发展现状
在国外，机械臂的发展十分的迅速，其依靠高超的科技技术已经形成了较为完善的产业链。在国外，主要的机械臂分为：日系与欧系。以日系为例，日系以日本为主导，其技术已经十分的成熟，甚至可以作为标准进行实际的广泛运用。而且其与电机相关的衍生产品也发展的十分的好，如伺服电机，RV减速器等等。已经达到了垄断地位。这导致的了其在国际市场上占有大额的份额。获得较高的收益。
国内发展现状
在国内，机械臂的发展随着工业4.0的到来而开始爆发式发展，工业型机器臂作为较早出现的机械臂的一种，其在节约劳动成本的基础上，提高了工作效率，降低了工作成本，减轻了工人们的工作压力。减少工人们的安全风险。虽然我国的机械臂领域发展已然较为迅速，但与国外还是有较大的差距，由于我国智能机器人行业发展起步较慢，未能跟上世界的步伐，虽然后起而追，但依旧有所不及。目前我国的机械臂主要发展针对其经济化，实用化，高精高载高效进行研究和发展。
系统总体设计方案
本设计主要负责硬件电路设计装调和软件设计与开发，主要设计任务如下：
为机械臂设计Arduino uno最小控制系统的电路
为机械臂设计电源电路
为机械臂设计按键电路及软件的编写
为机械臂设计电机驱动电路及软件的编写
为机械臂设计舵机驱动电路及软件的编写
为机械臂设计蓝牙通信电路及软件的编写
为机械臂编写上位机操作界面及连接

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