2024年TI杯E题-三子棋游戏装置方案分享-jdk123团队-第二弹 手搓机械臂

第一弹赛题的选择与前期方案的准备

opencv调用摄像头bug的解决

机械臂的组装

采用三个舵机，组成一个三自由度的机械臂。

并且利用电磁吸盘的方式，完成对棋子的抓取工作，后面的事实证明，在预算不足的情况下，队友手搓的机械臂，发挥了大作用。

机械臂的调试代码

import time
import RPi.GPIO as GPIOclass ArmControl:def __init__(self):GPIO.setwarnings(False)# 初始化舵机引脚self.servos = {'base': 16,'shoulder': 20,'elbow': 21}# 设定每个九宫格位置对应的舵机角度self.position_angles = {0:(60 ,60 , 90), 9: (94, 69, 46),  # 位置1: 基座97°，肩部14°，肘部0° true1 9 18: (89, 67, 48),  # 位置2: 基座90°，肩部14°，肘部0° true1 8 17: (83, 63, 51),  # 位置3: 基座82°，肩部14°，肘部0° true1 7 16: (96,61, 67),   # 位置4: 基座97°，肩部5°，肘部3°  true1 6 15: (89, 61, 73),   # 位置5: 基座90°，肩部0°，肘部0° true1 5 14: (82, 61, 74),   # 位置6: 基座82°，肩部5°，肘部3° true1 4 13: (98, 60, 89),  # 位置7: 基座99°，肩部0°，肘部45° true1 3 12: (89, 60, 93),  # 位置8: 基座90°，肩部0°，肘部45°  true1 2 11: (80, 60, 97) ,  # 位置9: 基座80°，肩部0°，肘部46° true1 1 1'A1': (75,64,63),  # 位置1: 基座97°，肩部14°，肘部0° 'B1':(104,67,49),  # 位置1: 基座97°，肩部14°，肘部0° true'C1':(106,66,67),  # 位置1: 基座97°，肩部14°，肘部0° ture'D1':(108, 70, 102),  # 位置1: 基座97°，肩部14°，肘部0°'A2':(75, 69,43),  # 位置1: 基座97°，肩部14°，肘部0° true 1'B2':(75, 64, 67),  # 位置1: 基座97°，肩部14°，肘部0° true'C2':(73, 64, 85),  # 位置1: 基座97°，肩部14°，肘部0°'D2':(70, 70, 112),  # 位置1: 基座97°，肩部14°，肘部0°}# 设置GPIO模式GPIO.setmode(GPIO.BCM)# 设置舵机引脚self.pwm = {}self.last_time = 0  # 上一次设置时间self.debounce_time = 0.5  # 防抖时间（秒）for servo in self.servos.values():GPIO.setup(servo, GPIO.OUT)self.pwm[servo] = GPIO.PWM(servo, 50)  # 50Hzself.pwm[servo].start(0)def set_servo_angle(self, pwm, target_angle, speed):"""将舵机平滑旋转到指定角度，并实现防抖逻辑"""current_time = time.time()  # 获取当前时间# 防抖逻辑if current_time - self.last_time < self.debounce_time:return  # 如果距离上次设置时间小于防抖时间，则不执行# 计算占空比duty = self.angle_to_duty_cycle(target_angle)# 确保占空比在合理范围内if duty < 0:duty = 0elif duty > 12:  # 假设最大是180度duty = 12pwm.ChangeDutyCycle(duty)time.sleep(speed)  # 按速度控制时间延迟pwm.ChangeDutyCycle(0)  # 停止PWM信号self.last_time = current_time  # 更新最后设置时间def move_servo(self, servo_name, angle):"""指定舵机移动到指定角度"""self.set_servo_angle(self.pwm[self.servos[servo_name]], angle, 0.5)  # 设置速度为0.5秒def move_to_position(self, position):"""移动机械臂到指定棋盘位置（1-9）"""if position in self.position_angles:angles = self.position_angles[position]  # 获取角度元组self.move_servo('base', angles[0])# 移动基座time.sleep(1)self.move_servo('elbow', angles[2])time.sleep(1)self.move_servo('shoulder', angles[1])# 移动肩部# 移动肘部def remove_to_position(self, position):"""移动机械臂到指定棋盘位置（1-9）"""if position in self.position_angles:angles = self.position_angles[position]  # 获取角度元组self.move_servo('shoulder', angles[1])# 移动基座time.sleep(1)self.move_servo('elbow', angles[2])time.sleep(1)self.move_servo('base', angles[0])else:print("无效的位置编号！")def angle_to_duty_cycle(self, angle):"""将角度转换为PWM占空比（0到100之间）"""return (angle / 18) + 2  # 示例转换，具体根据舵机类型调整def cleanup(self):"""清理GPIO设置"""for pwm in self.pwm.values():pwm.stop()GPIO.cleanup()if __name__ == "__main__":arm = ArmControl()try:# 将舵机初始化到位置 0print("Moving to position 0...")arm.remove_to_position(0)time.sleep(2)  # 等待，确保舵机到达位置# 返回到位置 0print("Returning to position 0...")arm.move_to_position('B1')time.sleep(2)  # 等待，确保舵机到达位置# 然后移动到位置 1print("Moving to position 1...")#arm.remove_to_position(0)time.sleep(2)  # 等待，确保舵机到达位置except KeyboardInterrupt:print("Process interrupted!")finally:arm.cleanup()  # 清理GPIO设置

机械臂的问题

首先，三个舵机一定要与树莓派共地，不然机械臂可能会出现，随机乱动的情况。
其次，一定要根据三个舵机的功率，去计算机械臂的功率，然后选取非常稳定的稳压模块去给其供电。