零基础入门学用Arduino 第二部分（二）

news2024/10/5 13:04:51

 重要的内容写在前面：

  1. 该系列是以up主太极创客的零基础入门学用Arduino教程为基础制作的学习笔记。
  2. 个人把这个教程学完之后，整体感觉是很好的，如果有条件的可以先学习一些相关课程，学起来会更加轻松，相关课程有数字电路（强烈推荐先学数电，不然可能会有一些地方理解起来很困难）、模拟电路等，然后就是C++（注意C++是必学的）。
  3. 文章中的代码都是跟着老师边学边敲的，不过比起老师的版本我还把注释写得详细了些，并且个人认为重要的地方都有详细的分析。
  4. 一些函数的介绍有参考太极创客官网给出的中文翻译，为了便于现查现用，把个人认为重要的部分粘贴了过来并做了一些修改。
  5. 如有错漏欢迎指正。

视频链接：2-1 MeArm项目概述_哔哩哔哩_bilibili

太极创客官网：太极创客 – Arduino, ESP8266物联网的应用、开发和学习资料

四、开发机械臂程序

1、准备工作

（1）电路部分按下图所示连接即可。

（2）连接完成后将下面的初始化调整程序下载到开发板中，让舵机转轴转到规定的初始位置。

#include <Servo.h> 
 
Servo base, rArm, fArm, claw ;  //建立4个舵机对象
 
void setup() 
{ 
  base.attach(11);     // base 伺服舵机连接引脚11 舵机代号'b'
  rArm.attach(10);     // rArm 伺服舵机连接引脚10 舵机代号'r'
  fArm.attach(9);      // fArm 伺服舵机连接引脚9  舵机代号'f'
  claw.attach(6);      // claw 伺服舵机连接引脚6  舵机代号'c'
  Serial.begin(9600);
} 
void loop() 
{ 
  base.write(90); // 将base（底盘）舵机设置为初始位置
  delay(100);
  rArm.write(90); // 将rArm（后臂）舵机设置为初始位置
  delay(100);
  fArm.write(90); // 将fArm（前臂）舵机设置为初始位置
  delay(100);
  claw.write(90); // 将claw（钳子）舵机设置为初始位置
  delay(3000); 
}

（3）将4个MeArm舵机摇臂按以下示意图装配到舵机上。在MeArm机械臂安装过程中不要让调整好的舵机摇臂转动，如不小心转动了已经调整好的舵机摇臂，需要将摇臂恢复图示状态或使用MeArm舵机初始化调整程序再次对舵机进行初始化调整。

（4）根据图纸或说明书或视频教程安装机械臂，安装完毕后查看电路连接是否出现问题（比如正负极短接、舵机引线接错、舵机未与Arduino共地等问题），然后再运行调试程序，看看机械臂会不会产生异动或者异响，及时调整舵机摇臂的位置或者更换有问题的舵机。

2、通过串口控制机械臂（一步到位）

（1）连接完成后将下面的程序下载到开发板中。

①全局变量及包含的头文件：

#include <Servo.h>                //使用servo库
Servo base, fArm, rArm, claw ;    //创建4个servo对象
//建立4个int型变量存储当前电机角度值，初始角度值为设备启动后初始状态所需要的电机角度数值
int basePos = 90;
int rArmPos = 90;
int fArmPos = 90;
int clawPos = 90;
//存储电机极限值(const指定该数值为常量，常量数值在程序运行中不能改变)
const int baseMIN = 0;
const int baseMAX = 180;
const int rArmMIN = 45;
const int rArmMAX = 180;
const int fArmMIN = 35;
const int fArmMAX = 120;
const int clawMIN = 25;
const int clawMAX = 100;

②初始化工作部分：

void setup()
{
  base.attach(11);     // base 伺服舵机连接引脚11 舵机代号'b'
  delay(200);          // 稳定性等待
  rArm.attach(10);     // rArm 伺服舵机连接引脚10 舵机代号'r'
  delay(200);          // 稳定性等待
  fArm.attach(9);      // fArm 伺服舵机连接引脚9  舵机代号'f'
  delay(200);          // 稳定性等待
  claw.attach(6);      // claw 伺服舵机连接引脚6  舵机代号'c'
  delay(200);          // 稳定性等待
  Serial.begin(9600); 
  Serial.println("Welcome to Taichi-Maker Robot Arm Tutorial.");   
}

③循环工作部分：

void loop()
{
  //使用串口监视器输入电机指令控制机械臂电机
  if (Serial.available() > 0) 
  { //指令举例: b45，将底盘舵机调整到45度位置
    char serialCmd = Serial.read();  //获取串口接收缓存中的一个字符
    armDataCmd(serialCmd);           //更改所记录的“当前舵机角度”
  }

  //根据记录的当前舵机角度进行设置
  base.write(basePos);
  delay(10);
  fArm.write(fArmPos); 
  delay(10);
  rArm.write(rArmPos); 
  delay(10);
  claw.write(clawPos);  
  delay(10);   
}

④更改所记录的“当前舵机角度”：

void armDataCmd(char serialCmd)
{
  Serial.print("serialCmd = ");
  Serial.print(serialCmd);  
  
  int servoData = Serial.parseInt();   //获取串口接收缓存中的整数数据作为角度值
  switch(serialCmd)    //根据命令的第一个字符判断需要控制哪个舵机
  {
    case 'b':  
      if(servoData > baseMAX) servoData = baseMAX;  //判断是否越上界
      if(servoData < baseMIN) servoData = baseMIN;  //判断是否越下界
      basePos = servoData;  //更改当前舵机角度
      Serial.print("  Set base servo value: ");Serial.println(servoData);break;
    case 'c':  
      if(servoData > clawMAX) servoData = clawMAX;  //判断是否越上界
      if(servoData < clawMIN) servoData = clawMIN;  //判断是否越下界
      clawPos = servoData;  //更改当前舵机角度
      Serial.print("  Set claw servo value: ");Serial.println(servoData);break;
    case 'f':  
      if(servoData > fArmMAX) servoData = fArmMAX;  //判断是否越上界
      if(servoData < fArmMIN) servoData = fArmMIN;  //判断是否越下界
      fArmPos = servoData;  //更改当前舵机角度
      Serial.print("  Set fArm servo value: ");Serial.println(servoData);break;
    case 'r':  
      if(servoData > rArmMAX) servoData = rArmMAX;  //判断是否越上界
      if(servoData < rArmMIN) servoData = rArmMIN;  //判断是否越下界
      rArmPos = servoData;  //更改当前舵机角度
      Serial.print("  Set rArm servo value: ");Serial.println(servoData);break;
    case 'o':  
      reportStatus();break;
    default:
      Serial.println(" Unknown Command.");
  }  
}
void reportStatus()
{
  Serial.println("");Serial.println("");
  Serial.println("++++++ Robot-Arm Status Report +++++");
  Serial.print("Claw Position: clawPos = "); Serial.println(claw.read());
  Serial.print("Base Position: basePos = "); Serial.println(base.read());
  Serial.print("Rear  Arm Position: rArmPos = "); Serial.println(rArm.read());
  Serial.print("Front Arm Position: fArmPos = "); Serial.println(fArm.read());
  Serial.println("++++++++++++++++++++++++++++++++++++");Serial.println("");
}

（2）然后进行人工调试。

①通过串口助手向Arduino发送内容“b45”，机械臂的base舵机摇臂将立刻旋转至45°的位置，同理可调试其它3个舵机。

②通过串口助手向Arduino发送内容“b200”，由于200°超出base舵机的上界180°，机械臂的base舵机摇臂将立刻旋转至上界180°的位置，同理可调试其它3个舵机的上下界。（需要注意的是，上下界指的是机械臂舵机能达到的不损坏机械臂时的最大/小角度，这个角度可以对四个舵机分别进行调试而得出，每个机械臂的舵机旋转上下界可能略有差异，但只要每个舵机都经过正确的初始化调整，差异应该是很小的）

3、通过串口控制机械臂（有缓慢转动的过程）

（1）在上例中，通过Arduino直接控制舵机旋转，会发现舵机摇臂旋转的速度非常快，然而现实中大多自动工作的机械臂都是缓慢转动的，如果每一个动作都是“一气呵成”，这将增加非常多不必要的麻烦与危险，为了让机械臂缓慢转动，可以将一次大幅度的转动分成若干次小幅度的转动完成，每次小幅度转动间隔一定的时间，这样即可实现机械臂的缓慢转动。

（2）连接完成后将下面的初始化调整程序下载到开发板中，然后进行人工调试。

①全局变量及包含的头文件：

#include <Servo.h>                //使用servo库
Servo base, fArm, rArm, claw ;    //创建4个servo对象
//建立4个int型变量存储当前电机角度值，初始角度值为设备启动后初始状态所需要的电机角度数值
int basePos = 90;
int rArmPos = 90;
int fArmPos = 90;
int clawPos = 90;
//存储电机极限值(const指定该数值为常量，常量数值在程序运行中不能改变)
const int baseMIN = 0;
const int baseMAX = 180;
const int rArmMIN = 45;
const int rArmMAX = 180;
const int fArmMIN = 35;
const int fArmMAX = 120;
const int clawMIN = 25;
const int clawMAX = 100;

②初始化工作部分：

void setup()
{
  base.attach(11);     //base 伺服舵机连接引脚11 舵机代号'b'
  delay(200);          //稳定性等待
  rArm.attach(10);     //rArm 伺服舵机连接引脚10 舵机代号'r'
  delay(200);          //稳定性等待
  fArm.attach(9);      //fArm 伺服舵机连接引脚9  舵机代号'f'
  delay(200);          //稳定性等待
  claw.attach(6);      //claw 伺服舵机连接引脚6  舵机代号'c'
  delay(200);          //稳定性等待
  Serial.begin(9600); 
  Serial.println("Welcome to Taichi-Maker Robot Arm Tutorial.");   
}

③循环工作部分：

void loop()
{
  //使用串口监视器输入电机指令控制机械臂电机
  if (Serial.available() > 0) 
  { //指令举例: b45，将底盘舵机调整到45度位置
    char serialCmd = Serial.read();  //获取串口接收缓存中的一个字符
    armDataCmd(serialCmd);           //更改所记录的“当前舵机角度”
  }

  //根据记录的当前舵机角度进行设置
  base.write(basePos);
  delay(10);
  fArm.write(fArmPos); 
  delay(10);
  rArm.write(rArmPos); 
  delay(10);
  claw.write(clawPos);  
  delay(10);   
}

④更改所记录的“当前舵机角度”：（reportStatus函数的实现沿用上例即可）

void armDataCmd(char serialCmd)
{
  Serial.print("serialCmd = ");Serial.print(serialCmd);  
  int servoData = Serial.parseInt();  //获取串口接收缓存中的整数数据作为角度值
  int fromPos, toPos;
  switch(serialCmd)   //根据命令的第一个字符判断需要控制哪个舵机
  {
    case 'b':  
      fromPos = base.read();    //读取base舵机的当前角度值
      toPos = servoData;        //命令中的角度值作为调整后角度值
      if(servoData > baseMAX) servoData = baseMAX;  //判断是否越上界
      if(servoData < baseMIN) servoData = baseMIN;  //判断是否越下界
      if (fromPos <= toPos) //如果“起始角度值”小于“目标角度值” ，每15ms向目标转动1°
        for (int i=fromPos; i<=toPos; i++){base.write(i);delay(15);}
      else                //否则“起始角度值”大于“目标角度值”，每15ms向目标转动1°
        for (int i=fromPos; i>=toPos; i--){base.write(i);delay(15);}
      basePos = servoData;
      Serial.print("  Set base servo value: ");Serial.println(servoData);break;
    case 'c':
      fromPos = claw.read();    //读取claw舵机的当前角度值
      toPos = servoData;        //命令中的角度值作为调整后角度值
      if(servoData > clawMAX) servoData = clawMAX;  //判断是否越上界
      if(servoData < clawMIN) servoData = clawMIN;  //判断是否越下界
      if (fromPos <= toPos) //如果“起始角度值”小于“目标角度值” ，每15ms向目标转动1°
        for (int i=fromPos; i<=toPos; i++){claw.write(i);delay(15);}
      else                //否则“起始角度值”大于“目标角度值”，每15ms向目标转动1°
        for (int i=fromPos; i>=toPos; i--){claw.write(i);delay(15);}
      clawPos = servoData;
      Serial.print("  Set claw servo value: ");Serial.println(servoData);break;  
    case 'f':  
      fromPos = fArm.read();    //读取fArm舵机的当前角度值
      toPos = servoData;        //命令中的角度值作为调整后角度值
      if(servoData > fArmMAX) servoData = fArmMAX;  //判断是否越上界
      if(servoData < fArmMIN) servoData = fArmMIN;  //判断是否越下界
      if (fromPos <= toPos) //如果“起始角度值”小于“目标角度值” ，每15ms向目标转动1°
        for (int i=fromPos; i<=toPos; i++){fArm.write(i);delay(15);}
      else                //否则“起始角度值”大于“目标角度值”，每15ms向目标转动1°
        for (int i=fromPos; i>=toPos; i--){fArm.write(i);delay(15);}
      fArmPos = servoData;
      Serial.print("  Set fArm servo value: ");Serial.println(servoData);break;
    case 'r':  
      fromPos = rArm.read();    //读取rArm舵机的当前角度值
      toPos = servoData;        //命令中的角度值作为调整后角度值
      if(servoData > rArmMAX) servoData = rArmMAX;  //判断是否越上界
      if(servoData < rArmMIN) servoData = rArmMIN;  //判断是否越下界
      if (fromPos <= toPos) //如果“起始角度值”小于“目标角度值” ，每15ms向目标转动1°
        for (int i=fromPos; i<=toPos; i++){rArm.write(i);delay(15);}
      else                //否则“起始角度值”大于“目标角度值”，每15ms向目标转动1°
        for (int i=fromPos; i>=toPos; i--){rArm.write(i);delay(15);}
      rArmPos = servoData;
      Serial.print("  Set rArm servo value: ");Serial.println(servoData);break;
    case 'o': reportStatus();break;
    default: Serial.println(" Unknown Command.");
  }  
}

（3）然后进行人工调试。

①通过串口助手向Arduino发送内容“b45”，机械臂的base舵机摇臂将缓慢地旋转至45°的位置，同理可调试其它3个舵机。

②通过串口助手向Arduino发送内容“b200”，由于200°超出base舵机的上界180°，机械臂的base舵机摇臂将缓慢地旋转至180°的位置，同理可调试其它3个舵机的上下界。（需要注意的是，每个机械臂的舵机旋转上下界可能略有差异，但只要每个舵机都经过正确的初始化调整，差异应该是很小的）

4、通过串口控制机械臂（有设置快捷指令）

（1）电路连接完成后将下面的程序下载到开发板中。

①全局变量及包含的头文件：

#include <Servo.h>                //使用servo库
Servo base, fArm, rArm, claw ;    //创建4个servo对象
 
//存储电机极限值(const指定该数值为常量，常量数值在程序运行中不能改变)
const int baseMin = 0;
const int baseMax = 180;
const int rArmMin = 45;
const int rArmMax = 180;
const int fArmMin = 35;
const int fArmMax = 120;
const int clawMin = 25;
const int clawMax = 100;
 
int DSD = 15; //Default Servo Delay (默认电机运动延迟时间)
//此变量用于控制电机运行速度，增大此变量数值将降低电机运行速度，从而控制机械臂动作速度

②初始化工作部分：

void setup()
{
  base.attach(11);     //base 伺服舵机连接引脚11 舵机代号'b'
  delay(200);          //稳定性等待
  rArm.attach(10);     //rArm 伺服舵机连接引脚10 舵机代号'r'
  delay(200);          //稳定性等待
  fArm.attach(9);      //fArm 伺服舵机连接引脚9  舵机代号'f'
  delay(200);          //稳定性等待
  claw.attach(6);      //claw 伺服舵机连接引脚6  舵机代号'c'
  delay(200);          //稳定性等待
 
  base.write(90); delay(10);     //base 伺服舵机旋转角度初始化+稳定性等待
  fArm.write(90); delay(10);     //fArm 伺服舵机旋转角度初始化+稳定性等待
  rArm.write(90); delay(10);     //rArm 伺服舵机旋转角度初始化+稳定性等待
  claw.write(90); delay(10);     //claw 伺服舵机旋转角度初始化+稳定性等待
 
  Serial.begin(9600); 
  Serial.println("Welcome to Taichi-Maker Robot Arm Tutorial");   
}

③循环工作部分：

void loop()
{
  if (Serial.available() > 0) 
  {  
    char serialCmd = Serial.read();  //获取指令中的第一个字符
    armDataCmd(serialCmd);           //根据串行指令执行相应操作
  }
}
 
void armDataCmd(char serialCmd)
{
  if (serialCmd == 'b' || serialCmd == 'c' || serialCmd == 'f' || serialCmd == 'r')  //如果第一个字符是舵机代号
  {
    int servoData = Serial.parseInt();    //获取指令中的整数数据
    servoCmd(serialCmd, servoData, DSD);  //调用机械臂舵机运行函数（参数：舵机名，目标角度，单次延迟时间）
  } 
  else 
  {
    switch(serialCmd)
    {    
      case 'o':  //输出舵机状态信息
        reportStatus();break;
      case 'i':  //机械臂初始化
        armIniPos();break;     
      default:   //未知指令反馈
        Serial.println("Unknown Command.");
    }
  }  
}

④机械臂舵机运行函数：

void servoCmd(char servoName, int toPos, int servoDelay)
{  
  Servo servo2go;  //创建servo对象
  //串口监视器输出接收指令信息
  Serial.println("");
  Serial.print("+Command: Servo ");Serial.print(servoName);
  Serial.print(" to ");Serial.print(toPos);
  Serial.print(" at servoDelay value ");Serial.print(servoDelay);
  Serial.println(".");Serial.println("");  
  int fromPos; //建立变量，存储电机起始运动角度值
  switch(servoName)   //根据命令的第一个字符判断需要控制哪个舵机
  {
    case 'b':
      if(toPos >= baseMin && toPos <= baseMax){  //判断是否越界，越界就报错
        servo2go = base;        //把对象base拷贝到servo2go
        fromPos = base.read();  //获取当前base电机角度值用于“电机运动起始角度值”
        break;
      } 
      else {Serial.println("+Warning: Base Servo Value Out Of Limit!");return;}
    case 'c':
      if(toPos >= clawMin && toPos <= clawMax){  //判断是否越界，越界就报错
        servo2go = claw;        //把对象claw拷贝到servo2go
        fromPos = claw.read();  //获取当前claw电机角度值用于“电机运动起始角度值”
        break;
      } 
      else {Serial.println("+Warning: Claw Servo Value Out Of Limit!");return;}
    case 'f':
      if(toPos >= fArmMin && toPos <= fArmMax){  //判断是否越界，越界就报错
        servo2go = fArm;        //把对象fArm拷贝到servo2go
        fromPos = fArm.read();  //获取当前fArm电机角度值用于“电机运动起始角度值”
        break;
      } 
      else {Serial.println("+Warning: fArm Servo Value Out Of Limit!");return;}
    case 'r':
      if(toPos >= rArmMin && toPos <= rArmMax){  //判断是否越界，越界就报错
        servo2go = rArm;        //把对象rArm拷贝到servo2go
        fromPos = rArm.read();  //获取当前rArm电机角度值用于“电机运动起始角度值”
        break;
      } 
      else {Serial.println("+Warning: rArm Servo Value Out Of Limit!");return;}  
  }
  //通过对象servo2go指挥电机运行
  if (fromPos <= toPos) //如果“起始角度值”小于“目标角度值”
    for (int i=fromPos; i<=toPos; i++){servo2go.write(i);delay(servoDelay);}
  else                  //否则“起始角度值”大于“目标角度值”
    for (int i=fromPos; i>=toPos; i--){servo2go.write(i);delay(servoDelay);}
}

⑤报告舵机当前角度函数：

void reportStatus()
{
  Serial.println("");
  Serial.println("");
  Serial.println("+ Robot-Arm Status Report +");
  Serial.print("Claw Position: "); Serial.println(claw.read());
  Serial.print("Base Position: "); Serial.println(base.read());
  Serial.print("Rear  Arm Position:"); Serial.println(rArm.read());
  Serial.print("Front Arm Position:"); Serial.println(fArm.read());
  Serial.println("++++++++++++++++++++++++++");
  Serial.println("");
}

⑥机械臂重新初始化函数：

void armIniPos()
{
  Serial.println("+Command: Restore Initial Position.");
  int robotIniPosArray[4][3] =   //使用二维数组存储4个舵机的初始化信息
  {/*  舵机代号 目标角度 单次延迟  */
    {    'b',     90,    DSD},
    {    'r',     90,    DSD},
    {    'f',     90,    DSD},
    {    'c',     90,    DSD} 
  };   
 
  for (int i = 0; i < 4; i++)  //调用4次机械臂舵机运行函数，分别初始化4个舵机
  {
    servoCmd(robotIniPosArray[i][0], robotIniPosArray[i][1], robotIniPosArray[i][2]);
  }
}

（2）然后进行人工调试。

①通过串口助手向Arduino发送内容“b45”，机械臂的base舵机摇臂将缓慢地旋转至45°的位置，同理可调试其它3个舵机。

②通过串口助手向Arduino发送内容“b200”，由于200°超出base舵机的上界180°，机械臂的base舵机不会有任何动作，同时Arduino通过串口报指令有误，同理可调试其它3个舵机。

③通过串口助手向Arduino发送内容“o”，Arduino将通过串口发送四个舵机当前的状态。

④通过串口助手向Arduino发送内容“i”，Arduino将控制四个舵机恢复初始状态。

5、通过串口控制机械臂（设有手柄控制方式）

（1）电路连接完成后将下面的程序下载到开发板中。

①全局变量及包含的头文件：

#include <Servo.h>                //使用servo库
Servo base, fArm, rArm, claw ;    //创建4个servo对象
 
//存储电机极限值(const指定该数值为常量，常量数值在程序运行中不能改变)
const int baseMin = 0;
const int baseMax = 180;
const int rArmMin = 45;
const int rArmMax = 180;
const int fArmMin = 35;
const int fArmMax = 120;
const int clawMin = 25;
const int clawMax = 100;
 
int DSD = 15; //Default Servo Delay (默认电机运动延迟时间)
//此变量用于控制电机运行速度，增大此变量数值将降低电机运行速度，从而控制机械臂动作速度

bool mode;          //记录当前的模式：mode = 1 —— 指令模式，mode = 0 —— 手柄模式
int moveStep = 3;  //每一次按下手柄按键的舵机移动量（仅适用于手柄模式）

②初始化工作部分：

void setup()
{
  base.attach(11);     //base 伺服舵机连接引脚11 舵机代号'b'
  delay(200);          //稳定性等待
  rArm.attach(10);     //rArm 伺服舵机连接引脚10 舵机代号'r'
  delay(200);          //稳定性等待
  fArm.attach(9);      //fArm 伺服舵机连接引脚9  舵机代号'f'
  delay(200);          //稳定性等待
  claw.attach(6);      //claw 伺服舵机连接引脚6  舵机代号'c'
  delay(200);          //稳定性等待
 
  base.write(90); delay(10);     //base 伺服舵机旋转角度初始化+稳定性等待
  fArm.write(90); delay(10);     //fArm 伺服舵机旋转角度初始化+稳定性等待
  rArm.write(90); delay(10);     //rArm 伺服舵机旋转角度初始化+稳定性等待
  claw.write(90); delay(10);     //claw 伺服舵机旋转角度初始化+稳定性等待
 
  Serial.begin(9600); 
  Serial.println("Welcome to Taichi-Maker Robot Arm Tutorial");   
}

③循环工作部分：

void loop()
{
  if (Serial.available()>0) 
  {  
    char serialCmd = Serial.read();  //获取指令中的第一个字符
    if(mode == 1)  //根据mode判断现在处于什么模式
    {
      armDataCmd(serialCmd);  //指令模式
    } 
    else 
    {
      armJoyCmd(serialCmd);   //手柄模式
    }
  }
}

④指令模式下的处理逻辑：

void armDataCmd(char serialCmd)
{
  //判断用户是否因搞错模式而输入错误的指令信息（即指令模式下输入手柄按键信息）
  if (   serialCmd == 'w' || serialCmd == 's' || serialCmd == 'a' || serialCmd == 'd'
      || serialCmd == '5' || serialCmd == '4' || serialCmd == '6' || serialCmd == '8' ){
    Serial.println("+Warning: Robot in Instruction Mode..."); delay(100);
    while(Serial.available() > 0) char wrongCommand = Serial.read();  //清除串口缓存中的错误指令
    return;
  }                
  if (serialCmd == 'b' || serialCmd == 'c' || serialCmd == 'f' || serialCmd == 'r'){
    int servoData = Serial.parseInt();
    servoCmd(serialCmd, servoData, DSD);  //调用机械臂舵机运行函数（参数：舵机名，目标角度，单次延迟）
  } 
  else
    switch(serialCmd)
    {   
      case 'm':    //切换至手柄模式 
        mode = 0; Serial.println("Command: Switch to Joy-Stick Mode.");break;
      case 'o':    //输出舵机状态信息
        reportStatus();break;
      case 'i':    //机械臂初始化
        armIniPos();break;  
      default:     //未知指令反馈
        Serial.println("Unknown Command.");
    }  
}

⑤手柄模式下的处理逻辑：

void armJoyCmd(char serialCmd)
{
  //判断用户是否因搞错模式而输入错误的指令信息（即手柄模式下输入舵机指令）
  if (serialCmd == 'b' || serialCmd == 'c' || serialCmd == 'f' || serialCmd == 'r'){
    Serial.println("+Warning: Robot in Joy-Stick Mode...");delay(100);
    while(Serial.available()>0) char wrongCommand = Serial.read();  //清除串口缓存中的错误指令
    return;
  } 
  int baseJoyPos, rArmJoyPos, fArmJoyPos, clawJoyPos;
  switch(serialCmd)
  {
    case 'a':  //Base向左
      Serial.println("Received Command: Base Turn Left");                
      baseJoyPos = base.read() - moveStep;  //目标角度=当前角度-单次操作移动角度
      servoCmd('b', baseJoyPos, DSD);break; //调用机械臂舵机运行函数 
    case 'd':  //Base向右
      Serial.println("Received Command: Base Turn Right");                
      baseJoyPos = base.read() + moveStep;  //目标角度=当前角度+单次操作移动角度
      servoCmd('b', baseJoyPos, DSD);break; //调用机械臂舵机运行函数        
    case 's':  //rArm向下
      Serial.println("Received Command: Rear Arm Down");                
      rArmJoyPos = rArm.read() + moveStep;  //目标角度=当前角度+单次操作移动角度
      servoCmd('r', rArmJoyPos, DSD);break; //调用机械臂舵机运行函数              
    case 'w':  //rArm向上
      Serial.println("Received Command: Rear Arm Up");     
      rArmJoyPos = rArm.read() - moveStep;  //目标角度=当前角度-单次操作移动角度
      servoCmd('r', rArmJoyPos, DSD);break; //调用机械臂舵机运行函数  
    case '8':  //fArm向上
      Serial.println("Received Command: Front Arm Up");        
      fArmJoyPos = fArm.read() + moveStep;  //目标角度=当前角度+单次操作移动角度
      servoCmd('f', fArmJoyPos, DSD);break; //调用机械臂舵机运行函数  
    case '5':  //fArm向下
      Serial.println("Received Command: Front Arm Down");        
      fArmJoyPos = fArm.read() - moveStep;  //目标角度=当前角度-单次操作移动角度
      servoCmd('f', fArmJoyPos, DSD);break; //调用机械臂舵机运行函数  
    case '4':  //Claw关闭
      Serial.println("Received Command: Claw Close Down");        
      clawJoyPos = claw.read() + moveStep;  //目标角度=当前角度+单次操作移动角度
      servoCmd('c', clawJoyPos, DSD);break; //调用机械臂舵机运行函数  
    case '6':  //Claw打开
      Serial.println("Received Command: Claw Open Up");     
      clawJoyPos = claw.read() - moveStep;  //目标角度=当前角度-单次操作移动角度
      servoCmd('c', clawJoyPos, DSD);break; //调用机械臂舵机运行函数  
    case 'm':   //切换至指令模式 
      mode = 1; 
      Serial.println("Command: Switch to Instruction Mode.");
      break;
    case 'o':   //输出舵机状态信息
      reportStatus();break;
    case 'i':   //机械臂初始化
      armIniPos();break;
    default:    //未知指令反馈
      Serial.println("Unknown Command.");return;
  }  
}

⑥报告舵机当前角度函数：

void reportStatus()
{
  Serial.println("");
  Serial.println("");
  Serial.println("+ Robot-Arm Status Report +");
  Serial.print("Claw Position: "); Serial.println(claw.read());
  Serial.print("Base Position: "); Serial.println(base.read());
  Serial.print("Rear  Arm Position:"); Serial.println(rArm.read());
  Serial.print("Front Arm Position:"); Serial.println(fArm.read());
  Serial.println("++++++++++++++++++++++++++");
  Serial.println("");
}

⑦机械臂重新初始化函数：

void armIniPos()
{
  Serial.println("+Command: Restore Initial Position.");
  int robotIniPosArray[4][3] =   //使用二维数组存储4个舵机的初始化信息
  {/*  舵机代号 目标角度 单次延迟  */
    {    'b',     90,    DSD},
    {    'r',     90,    DSD},
    {    'f',     90,    DSD},
    {    'c',     90,    DSD} 
  };   
 
  for (int i = 0; i < 4; i++)  //调用4次机械臂舵机运行函数，分别初始化4个舵机
  {
    servoCmd(robotIniPosArray[i][0], robotIniPosArray[i][1], robotIniPosArray[i][2]);
  }
}

⑧机械臂舵机运行函数：

void servoCmd(char servoName, int toPos, int servoDelay)
{  
  Servo servo2go;  //创建servo对象
  //串口监视器输出接收指令信息
  Serial.println("");
  Serial.print("+Command: Servo ");Serial.print(servoName);
  Serial.print(" to ");Serial.print(toPos);
  Serial.print(" at servoDelay value ");Serial.print(servoDelay);
  Serial.println(".");Serial.println("");  
  int fromPos; //建立变量，存储电机起始运动角度值
  switch(servoName)
  {
    case 'b':
      if(toPos >= baseMin && toPos <= baseMax){  //判断是否越界，越界就报错
        servo2go = base;        //把对象base拷贝到servo2go
        fromPos = base.read();  //获取当前base电机角度值用于“电机运动起始角度值”
        break;
      } 
      else {Serial.println("+Warning: Base Servo Value Out Of Limit!");return;}
    case 'c':
      if(toPos >= clawMin && toPos <= clawMax){  //判断是否越界，越界就报错
        servo2go = claw;        //把对象claw拷贝到servo2go
        fromPos = claw.read();  //获取当前claw电机角度值用于“电机运动起始角度值”
        break;
      } 
      else {Serial.println("+Warning: Claw Servo Value Out Of Limit!");return;}
    case 'f':
      if(toPos >= fArmMin && toPos <= fArmMax){  //判断是否越界，越界就报错
        servo2go = fArm;        //把对象fArm拷贝到servo2go
        fromPos = fArm.read();  //获取当前fArm电机角度值用于“电机运动起始角度值”
        break;
      } 
      else {Serial.println("+Warning: fArm Servo Value Out Of Limit!");return;}
    case 'r':
      if(toPos >= rArmMin && toPos <= rArmMax){  //判断是否越界，越界就报错
        servo2go = rArm;        //把对象rArm拷贝到servo2go
        fromPos = rArm.read();  //获取当前rArm电机角度值用于“电机运动起始角度值”
        break;
      } 
      else {Serial.println("+Warning: rArm Servo Value Out Of Limit!");return;}  
  }
  //通过对象servo2go指挥电机运行
  if (fromPos <= toPos) //如果“起始角度值”小于“目标角度值”
    for (int i=fromPos; i<=toPos; i++){servo2go.write(i);delay(servoDelay);}
  else                  //否则“起始角度值”大于“目标角度值”
    for (int i=fromPos; i>=toPos; i--){servo2go.write(i);delay(servoDelay);}
}

（2）根据程序注释进行人工调试。

6、配合HC-06蓝牙模块控制机械臂

（1）按照下图所示将电路连接好。

（2）沿用上例的程序即可，手机连接上HC-06蓝牙模块，接着打开配套软件的手柄操作界面，设置好每个键所对应的指令信息，在机械臂处于手柄操作模式的前提下对其进行调试。

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