In deze blog wordt beschreven hoe de Braccio draadloze besturing wordt bestuurt met behulp van een opmaat gemaakte Android-applicatie.
Bluetooth-module
Voor de draadloze verbinding is gekozen voor de HC-05 Bluetooth-module Deze wordt aangesloten op de poorten 2 en 3.
Broncode
Voor een beter begrip van de broncode wordt het verdeelt in verschillende secties met een beschrijving.
Als eerste wordten de SoftwareSerial-bibliotheken voor de seriële communicatie van de Bluetooth-module en de servobibliotheek. Beide bibliotheken worden meegeleverd met de Arduino IDE, zodat u ze niet extern hoeft te installeren. Vervolgens worden de zes servo’s, de HC-05 Bluetooth-module en enkele variabelen definiëren voor het opslaan van de huidige en vorige positie van de servo’s, evenals arrays voor het opslaan van de posities of de stappen voor de automatische modus.
#include <SoftwareSerial.h>
#include <Servo.h>
Servo servo01;
Servo servo02;
Servo servo03;
Servo servo04;
Servo servo05;
Servo servo06;
SoftwareSerial Bluetooth(3, 4); // Arduino(RX, TX) - HC-05 Bluetooth (TX, RX)
int servo1Pos, servo2Pos, servo3Pos, servo4Pos, servo5Pos, servo6Pos; // current position
int servo1PPos, servo2PPos, servo3PPos, servo4PPos, servo5PPos, servo6PPos; // previous position
int servo01SP[50], servo02SP[50], servo03SP[50], servo04SP[50], servo05SP[50], servo06SP[50]; // for storing positions/steps
int speedDelay = 20;
int index = 0;
String dataIn = "";
In het setup-gedeelte worden de servo’s en de Bluetooth-module initialiseren en de robotarm naar zijn oorspronkelijke positie verplaatsen. Dit wordt gedaan met de functie write (), die de servo eenvoudig naar een willekeurige positie van 0 tot 180 graden verplaatst.
void setup() {
servo01.attach(5);
servo02.attach(6);
servo03.attach(7);
servo04.attach(8);
servo05.attach(9);
servo06.attach(10);
Bluetooth.begin(38400); // Default baud rate of the Bluetooth module
Bluetooth.setTimeout(1);
delay(20);
// Robot arm initial position
servo1PPos = 90;
servo01.write(servo1PPos);
servo2PPos = 150;
servo02.write(servo2PPos);
servo3PPos = 35;
servo03.write(servo3PPos);
servo4PPos = 140;
servo04.write(servo4PPos);
servo5PPos = 85;
servo05.write(servo5PPos);
servo6PPos = 80;
servo06.write(servo6PPos);
}
Vervolgens wordt in het lusgedeelte gecontroleerd met de functie Bluetooth.available () constant of er gegevens van de smartphone binnenkomen. Indien waar, met behulp van de readString () functie, worden de gegevens gelezen als string en slaan deze op in de dataIn variabele. Afhankelijk van de binnengekomen gegevens wordt de Braccio vertelt wat hij moet doen.
// Check for incoming data
if (Bluetooth.available() > 0) {
dataIn = Bluetooth.readString(); // Read the data as string
Beheer Android-app
Laten we nu eens naar de Android-app kijken en zien wat voor soort gegevens het eigenlijk naar de Arduino verzendt.
Deze app is gemaakt met de online applicatie MIT App Inventor. Aan de bovenkant staan twee knoppen om de smartphone te verbinden met de HC-05 Bluetooth-module. Aan de linkerkant staat een afbeelding van de robotarm en aan de rechterkant de zes schuifregelaars voor het besturen van de servo’s en een schuifregelaar voor de snelheidsregeling.
Elke schuif heeft een andere begin-, minimum- en maximumwaarde die past bij de robotarmgewrichten. Onderaan de app hebben we drie knoppen, SAVE, RUN en RESET waarmee we de robotarm kunnen programmeren om automatisch te draaien. Er is ook een label die het aantal stappen dat we hebben opgeslagen zichtbaar maakt.
Hieronder staat het programma of de blokken achter de applicatie bekijken. Ten eerste staan aan de linkerkant de blokken om de smartphone met de Bluetooth-module te verbinden.
Dan komen de schuifblokken voor de servopositieregeling en de knoppenblokken voor het programmeren van de robotarm. Dus als de positie van de schuifregelaars veranderen, met behulp van de Bluetooth-functie: SendText, wordt een een tekst naar de Arduino gestuurd. Deze tekst bestaat uit een voorvoegsel dat aangeeft welke schuifregelaar is gewijzigd en de huidige waarde van de schuifregelaar.
De downloadbestand van het bovenstaande MIT App Inventor-project, evenals de Android-app zijn klaar om op de smartphone te worden geïnstalleerd:
Bij de Arduino wordt gecontroleerd met de functie startsWith () het voorvoegsel van alle inkomende gegevens en wat de actie is. Als het voorvoegsel bijvoorbeeld “s1” is, is de actie voor servo 1. De functie substring () geeft de resterende tekst, ofwel de positiewaarde, De tekst wordt ongezet naar een heel getal, waarmee de servo naar die positie wordt verplaatst.
// If "Waist" slider has changed value - Move Servo 1 to position
if (dataIn.startsWith("s1")) {
String dataInS = dataIn.substring(2, dataIn.length()); // Extract only the number. E.g. from "s1120" to "120"
servo1Pos = dataInS.toInt(); // Convert the string into integer
Hier wordt de write () functie aanroepen en de servo zal naar die positie gaan. Maar de servo zal op zijn maximale snelheid draaien die veel te hoog is voor de robotarm. Dus de snelheid van de servo’s moeten worden geregeld. Hier worden een aantal FOR-lussen gebruikt om de servo geleidelijk van de vorige naar de nieuwe positie te verplaatsen, door een vertragingstijd tussen elke iteratie te implementeren. Door de vertragingstijd te veranderen, is de snelheid van de servo veranderen.
// We use for loops so we can control the speed of the servo
// If previous position is bigger then current position
if (servo1PPos > servo1Pos) {
for ( int j = servo1PPos; j >= servo1Pos; j--) { // Run servo down
servo01.write(j);
delay(20); // defines the speed at which the servo rotates
}
}
// If previous position is smaller then current position
if (servo1PPos < servo1Pos) {
for ( int j = servo1PPos; j <= servo1Pos; j++) { // Run servo up
servo01.write(j);
delay(20);
}
}
servo1PPos = servo1Pos; // set current position as previous position
}
Dezelfde methode wordt gebruikt voor het aandrijven van elke as van de robotarm.
Daaronder is de SAVE-knop. Als de SAVE-knop wordt ingedrukt, wordt de positie van elke servomotor in een array opgeslagen. Met elke druk op de knop neemt de index toe zodat de array stap voor stap wordt gevuld.
// If button "SAVE" is pressed
if (dataIn.startsWith("SAVE")) {
servo01SP[index] = servo1PPos; // save position into the array
servo02SP[index] = servo2PPos;
servo03SP[index] = servo3PPos;
servo04SP[index] = servo4PPos;
servo05SP[index] = servo5PPos;
servo06SP[index] = servo6PPos;
index++; // Increase the array index
}
Bij het indrukken van de RUN-knop, wordt de runservo () aangepaste functie opgeroepen en de opgeslagen stappen uitvoert.
De opgeslagen stappen worden steeds opnieuw uit totdat de RESET-knop wordt ingedrukt. Met behulp van de FOR-lus worden alle posities die in de arrays zijn opgeslagen doorlopen en tegelijkertijd wordt gecontroleerd of de binnenkomende gegevens van de smartphone er zijn. Deze gegevens kunnen de RUN / PAUSE-knop zijn, die de robot pauzeert, en als er opnieuw op wordt geklikt, gaat de automatische beweging verder. Als de positie van de snelheidsschuifregelaar wordt gewijzigd, zullen die waarde ook gebruikt worden om de vertragingstijd tussen elke iteratie in de FOR-lussen hieronder te wijzigen, die de snelheid van de servomotoren regelt.
// Automatic mode custom function - run the saved steps
void runservo() {
while (dataIn != "RESET") { // Run the steps over and over again until "RESET" button is pressed
for (int i = 0; i <= index - 2; i++) { // Run through all steps(index)
if (Bluetooth.available() > 0) { // Check for incomding data
dataIn = Bluetooth.readString();
if ( dataIn == "PAUSE") { // If button "PAUSE" is pressed
while (dataIn != "RUN") { // Wait until "RUN" is pressed again
if (Bluetooth.available() > 0) {
dataIn = Bluetooth.readString();
if ( dataIn == "RESET") {
break;
}
}
}
}
// If SPEED slider is changed
if (dataIn.startsWith("ss")) {
String dataInS = dataIn.substring(2, dataIn.length());
speedDelay = dataInS.toInt(); // Change servo speed (delay time)
}
}
// Servo 1
if (servo01SP[i] == servo01SP[i + 1]) {
}
if (servo01SP[i] > servo01SP[i + 1]) {
for ( int j = servo01SP[i]; j >= servo01SP[i + 1]; j--) {
servo01.write(j);
delay(speedDelay);
}
}
if (servo01SP[i] < servo01SP[i + 1]) {
for ( int j = servo01SP[i]; j <= servo01SP[i + 1]; j++) {
servo01.write(j);
delay(speedDelay);
}
}
Op dezelfde manier als eerder uitgelegd met deze IF-statements en FOR-lussen, verplaatsen we de servo’s naar hun volgende positie. Als tenslotte op de RESET-knop wordt ingedrukt, zullen alle gegevens van de arrays naar nul worden gewist en ook de index op nul zetten, zodat de robotarm herprogrammeren kan worden met nieuwe bewegingen.
// If button "RESET" is pressed
if ( dataIn == "RESET") {
memset(servo01SP, 0, sizeof(servo01SP)); // Clear the array data to 0
memset(servo02SP, 0, sizeof(servo02SP));
memset(servo03SP, 0, sizeof(servo03SP));
memset(servo04SP, 0, sizeof(servo04SP));
memset(servo05SP, 0, sizeof(servo05SP));
memset(servo06SP, 0, sizeof(servo06SP));
index = 0; // Index to 0
}
Volledige code van de Arduino Robotarm:
/*
DIY Arduino Robot Arm Smartphone Control
by Dejan, www.HowToMechatronics.com
*/
#include <SoftwareSerial.h>
#include <Servo.h>
Servo servo01;
Servo servo02;
Servo servo03;
Servo servo04;
Servo servo05;
Servo servo06;
SoftwareSerial Bluetooth(3, 4); // Arduino(RX, TX) - HC-05 Bluetooth (TX, RX)
int servo1Pos, servo2Pos, servo3Pos, servo4Pos, servo5Pos, servo6Pos; // current position
int servo1PPos, servo2PPos, servo3PPos, servo4PPos, servo5PPos, servo6PPos; // previous position
int servo01SP[50], servo02SP[50], servo03SP[50], servo04SP[50], servo05SP[50], servo06SP[50]; // for storing positions/steps
int speedDelay = 20;
int index = 0;
String dataIn = "";
void setup() {
servo01.attach(5);
servo02.attach(6);
servo03.attach(7);
servo04.attach(8);
servo05.attach(9);
servo06.attach(10);
Bluetooth.begin(38400); // Default baud rate of the Bluetooth module
Bluetooth.setTimeout(1);
delay(20);
// Robot arm initial position
servo1PPos = 90;
servo01.write(servo1PPos);
servo2PPos = 150;
servo02.write(servo2PPos);
servo3PPos = 35;
servo03.write(servo3PPos);
servo4PPos = 140;
servo04.write(servo4PPos);
servo5PPos = 85;
servo05.write(servo5PPos);
servo6PPos = 80;
servo06.write(servo6PPos);
}
void loop() {
// Check for incoming data
if (Bluetooth.available() > 0) {
dataIn = Bluetooth.readString(); // Read the data as string
// If "Waist" slider has changed value - Move Servo 1 to position
if (dataIn.startsWith("s1")) {
String dataInS = dataIn.substring(2, dataIn.length()); // Extract only the number. E.g. from "s1120" to "120"
servo1Pos = dataInS.toInt(); // Convert the string into integer
// We use for loops so we can control the speed of the servo
// If previous position is bigger then current position
if (servo1PPos > servo1Pos) {
for ( int j = servo1PPos; j >= servo1Pos; j--) { // Run servo down
servo01.write(j);
delay(20); // defines the speed at which the servo rotates
}
}
// If previous position is smaller then current position
if (servo1PPos < servo1Pos) {
for ( int j = servo1PPos; j <= servo1Pos; j++) { // Run servo up
servo01.write(j);
delay(20);
}
}
servo1PPos = servo1Pos; // set current position as previous position
}
// Move Servo 2
if (dataIn.startsWith("s2")) {
String dataInS = dataIn.substring(2, dataIn.length());
servo2Pos = dataInS.toInt();
if (servo2PPos > servo2Pos) {
for ( int j = servo2PPos; j >= servo2Pos; j--) {
servo02.write(j);
delay(50);
}
}
if (servo2PPos < servo2Pos) {
for ( int j = servo2PPos; j <= servo2Pos; j++) {
servo02.write(j);
delay(50);
}
}
servo2PPos = servo2Pos;
}
// Move Servo 3
if (dataIn.startsWith("s3")) {
String dataInS = dataIn.substring(2, dataIn.length());
servo3Pos = dataInS.toInt();
if (servo3PPos > servo3Pos) {
for ( int j = servo3PPos; j >= servo3Pos; j--) {
servo03.write(j);
delay(30);
}
}
if (servo3PPos < servo3Pos) {
for ( int j = servo3PPos; j <= servo3Pos; j++) {
servo03.write(j);
delay(30);
}
}
servo3PPos = servo3Pos;
}
// Move Servo 4
if (dataIn.startsWith("s4")) {
String dataInS = dataIn.substring(2, dataIn.length());
servo4Pos = dataInS.toInt();
if (servo4PPos > servo4Pos) {
for ( int j = servo4PPos; j >= servo4Pos; j--) {
servo04.write(j);
delay(30);
}
}
if (servo4PPos < servo4Pos) {
for ( int j = servo4PPos; j <= servo4Pos; j++) {
servo04.write(j);
delay(30);
}
}
servo4PPos = servo4Pos;
}
// Move Servo 5
if (dataIn.startsWith("s5")) {
String dataInS = dataIn.substring(2, dataIn.length());
servo5Pos = dataInS.toInt();
if (servo5PPos > servo5Pos) {
for ( int j = servo5PPos; j >= servo5Pos; j--) {
servo05.write(j);
delay(30);
}
}
if (servo5PPos < servo5Pos) {
for ( int j = servo5PPos; j <= servo5Pos; j++) {
servo05.write(j);
delay(30);
}
}
servo5PPos = servo5Pos;
}
// Move Servo 6
if (dataIn.startsWith("s6")) {
String dataInS = dataIn.substring(2, dataIn.length());
servo6Pos = dataInS.toInt();
if (servo6PPos > servo6Pos) {
for ( int j = servo6PPos; j >= servo6Pos; j--) {
servo06.write(j);
delay(30);
}
}
if (servo6PPos < servo6Pos) {
for ( int j = servo6PPos; j <= servo6Pos; j++) {
servo06.write(j);
delay(30);
}
}
servo6PPos = servo6Pos;
}
// If button "SAVE" is pressed
if (dataIn.startsWith("SAVE")) {
servo01SP[index] = servo1PPos; // save position into the array
servo02SP[index] = servo2PPos;
servo03SP[index] = servo3PPos;
servo04SP[index] = servo4PPos;
servo05SP[index] = servo5PPos;
servo06SP[index] = servo6PPos;
index++; // Increase the array index
}
// If button "RUN" is pressed
if (dataIn.startsWith("RUN")) {
runservo(); // Automatic mode - run the saved steps
}
// If button "RESET" is pressed
if ( dataIn == "RESET") {
memset(servo01SP, 0, sizeof(servo01SP)); // Clear the array data to 0
memset(servo02SP, 0, sizeof(servo02SP));
memset(servo03SP, 0, sizeof(servo03SP));
memset(servo04SP, 0, sizeof(servo04SP));
memset(servo05SP, 0, sizeof(servo05SP));
memset(servo06SP, 0, sizeof(servo06SP));
index = 0; // Index to 0
}
}
}
// Automatic mode custom function - run the saved steps
void runservo() {
while (dataIn != "RESET") { // Run the steps over and over again until "RESET" button is pressed
for (int i = 0; i <= index - 2; i++) { // Run through all steps(index)
if (Bluetooth.available() > 0) { // Check for incomding data
dataIn = Bluetooth.readString();
if ( dataIn == "PAUSE") { // If button "PAUSE" is pressed
while (dataIn != "RUN") { // Wait until "RUN" is pressed again
if (Bluetooth.available() > 0) {
dataIn = Bluetooth.readString();
if ( dataIn == "RESET") {
break;
}
}
}
}
// If speed slider is changed
if (dataIn.startsWith("ss")) {
String dataInS = dataIn.substring(2, dataIn.length());
speedDelay = dataInS.toInt(); // Change servo speed (delay time)
}
}
// Servo 1
if (servo01SP[i] == servo01SP[i + 1]) {
}
if (servo01SP[i] > servo01SP[i + 1]) {
for ( int j = servo01SP[i]; j >= servo01SP[i + 1]; j--) {
servo01.write(j);
delay(speedDelay);
}
}
if (servo01SP[i] < servo01SP[i + 1]) {
for ( int j = servo01SP[i]; j <= servo01SP[i + 1]; j++) {
servo01.write(j);
delay(speedDelay);
}
}
// Servo 2
if (servo02SP[i] == servo02SP[i + 1]) {
}
if (servo02SP[i] > servo02SP[i + 1]) {
for ( int j = servo02SP[i]; j >= servo02SP[i + 1]; j--) {
servo02.write(j);
delay(speedDelay);
}
}
if (servo02SP[i] < servo02SP[i + 1]) {
for ( int j = servo02SP[i]; j <= servo02SP[i + 1]; j++) {
servo02.write(j);
delay(speedDelay);
}
}
// Servo 3
if (servo03SP[i] == servo03SP[i + 1]) {
}
if (servo03SP[i] > servo03SP[i + 1]) {
for ( int j = servo03SP[i]; j >= servo03SP[i + 1]; j--) {
servo03.write(j);
delay(speedDelay);
}
}
if (servo03SP[i] < servo03SP[i + 1]) {
for ( int j = servo03SP[i]; j <= servo03SP[i + 1]; j++) {
servo03.write(j);
delay(speedDelay);
}
}
// Servo 4
if (servo04SP[i] == servo04SP[i + 1]) {
}
if (servo04SP[i] > servo04SP[i + 1]) {
for ( int j = servo04SP[i]; j >= servo04SP[i + 1]; j--) {
servo04.write(j);
delay(speedDelay);
}
}
if (servo04SP[i] < servo04SP[i + 1]) {
for ( int j = servo04SP[i]; j <= servo04SP[i + 1]; j++) {
servo04.write(j);
delay(speedDelay);
}
}
// Servo 5
if (servo05SP[i] == servo05SP[i + 1]) {
}
if (servo05SP[i] > servo05SP[i + 1]) {
for ( int j = servo05SP[i]; j >= servo05SP[i + 1]; j--) {
servo05.write(j);
delay(speedDelay);
}
}
if (servo05SP[i] < servo05SP[i + 1]) {
for ( int j = servo05SP[i]; j <= servo05SP[i + 1]; j++) {
servo05.write(j);
delay(speedDelay);
}
}
// Servo 6
if (servo06SP[i] == servo06SP[i + 1]) {
}
if (servo06SP[i] > servo06SP[i + 1]) {
for ( int j = servo06SP[i]; j >= servo06SP[i + 1]; j--) {
servo06.write(j);
delay(speedDelay);
}
}
if (servo06SP[i] < servo06SP[i + 1]) {
for ( int j = servo06SP[i]; j <= servo06SP[i + 1]; j++) {
servo06.write(j);
delay(speedDelay);
}
}
}
}
}
