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# <div align=center>**简易版抓娃娃机的制作**
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## STEP1 准备材料
#### ardunio uno \*1
#### A4988驱动模块\*1
#### ardunio CNC电机拓展板\*1
#### 杜邦线若干
#### 2020钢材:X\*2,Y\*2,Z\*2
#### T8形丝杆\*3
#### T8光轴\*2
#### 光轴约束\*4
#### 丝杆约束\*3
#### 42形步进电机\*3
#### 舵机\*1
#### 鱼线\*1
#### PVC透明隔板\*6
#### 灯带
#### 抓手\*1
#### 电源\*1
## STEP2 了解步进电机的工作原理及控制方法
### 步进电机的工作原理
- 通常电机的转子为永磁体，当电流流过定子绕组时，定子绕组产生一矢量磁场。该磁场会带动转子旋转一角度，使得转子的一对磁场方向与定子的磁场方向一致。当定子的矢量磁场旋转一个角度。转子也随着该磁场转一个角度。每输入一个电脉冲，电动机转动一个角度前进一步。它输出的角位移与输入的脉冲数成正比、转速与脉冲频率成正比。改变绕组通电的顺序，电机就会反转。所以可用控制脉冲数量、频率及电动机各相绕组的通电顺序来控制步进电机的转动。更多资料，大家可以参考[百度百科（可点开链接）](https://baike.baidu.com/item/步进电机/276803?fr=kg_qa "步进电机")
### 步进电机的控制
- 本次项目我们采用的是42步进电机，这种电机是比较常见的一种电机，该电机有成本低，易操控，精度相对较高等优点，当然，大家也可以根据需求在项目中使用不同的电机。电路连接部分 ，大家可以参考太极创客中的相关内容，里面对电路连接有详细地介绍说明。
-
- 在控制电机过程中，我们使用了AccelStepper步进电机库，这是ardunio的第三方库，可同时控制多台步进电机。
- 下面我将简单介绍一下AccelStepper库中的常用的语句
1.AccelStepper 电机名（步进方式，引脚1，引脚2，引脚3，引脚4）
该语句对我们使用的电机进行了一个基本的定义过程，其中，电机名是可以自定义的，我们可以根据自己的习惯进行标注，另外，步进方式可选择全步进和半步进。
2.setSpeed
该语句可对步进电机的速度进行设置，我们根据需要来调试数据最终得到一个较为满意的数值
3.setAcceleration
该语句可对步进电机的加速度进行设置，如果我们希望在较短时间内达到我们的速度预期值，可将该值设置大一点。
4.move
通过move语句，可设置电机运动的一个相对位置，通过设定数值的大小、正负，可控制电机旋转的角度、方向（正转或反转）
5.run
在对电机进行了一个基本设置后，我们需要加一个run命令，使电机开始转动。例如，stepper1.run();此条语句就是命令stepper按照我们设定的速度，步进方式进行转动。
## STEP2 机械立体框架部分
本抓娃娃机采用笛卡尔坐标系，有x,y,z三向抓手可移动坐标，以娃娃机左上角为工作原点，其中x轴行程0.29m，y轴行程0.425m，z轴行程0.6m，外框架采用的是2020型槽钢，在槽钢外，我们使用了0.8mmPVC透明板作为格板，娃娃机x，y，z轴使用的动力系统主要是42型步进电机，电机相数为两相，步距角为1.8度。在x，y轴步进电机上我们通过弹性联轴器连接T8型丝杆，带动丝杆旋转。其中y轴丝杆上装载了30*34*30的方形螺母转换座，方便连接挂载x轴系统的钢板，为了提高钢板稳定性，我们在y轴丝杆两边架设了两根T8光轴，以竖向直线轴承滑块将光轴与钢板相连，极大地减小了x轴系统运行时的系统震动。在x轴上我们同样使用了30*34*30螺母转向块来连接控制抓手z轴高度的42型步进电机，由于找不到合适的定制件来固定步进电机，我们使用了高强度电工胶带将电机与转向滑块连接。娃娃机使用的抓手是吊试三爪抓手，因此我们z轴步进电机是通过我们购买的0.2透明鱼线来与抓手连接。步进电机通过将连接的鱼线放出与卷入来控制其长短，进而使抓手改变z轴坐标。
娃娃机的组装过程较为简单,首先需要使用2020形槽钢架好外框架然后使用角件进行加固,加固完成后先将3D打印好的固定件与42型步进电机,轴承,丝杆相连,将其固定到框架上,然后再在挂好的X轴上加装预制的不锈钢板材,将板材与y轴电机和约束用螺丝接好.最后再将连接有钩爪的轴电机安装到位
## STEP3 代码部分
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#include <AccelStepper.h>
#include <Servo.h>
Servo myservo;
#define PIN_X1 A8
#define PIN_Y1 A9
#define PIN_Z1 A10
#define PIN_X2 A11
#define PIN_Y2 A12
#define PIN_Z2 A13
const int moveSteps = 200;
const int enablePin = 8; // 使能控制引脚
const int xdirPin = 5; // x方向控制引脚
const int xstepPin = 2; // x步进控制引脚
const int ydirPin = 6; // y方向控制引脚
const int ystepPin = 3; // y步进控制引脚
const int zdirPin = 7; // z方向控制引脚
const int zstepPin = 4; // z步进控制引脚
const int cdirPin = 13; // c控制引脚
const int cstepPin = 12; // c控制引脚
int x1,y1,z1,x2,y2,z2;
AccelStepper stepper1(1,xstepPin,xdirPin);//建立步进电机对象1
AccelStepper stepper2(1,ystepPin,ydirPin);//建立步进电机对象2
AccelStepper stepper3(1,zstepPin,zdirPin);//建立步进电机对象3
void setup() {
myservo.attach(24);
pinMode(PIN_X1, INPUT);
pinMode(PIN_Y1, INPUT);
pinMode(PIN_X2, INPUT);
pinMode(PIN_Y2, INPUT);
pinMode(xstepPin,OUTPUT); // Arduino控制A4988x步进引脚为输出模式
pinMode(xdirPin,OUTPUT); // Arduino控制A4988x方向引脚为输出模式
pinMode(ystepPin,OUTPUT); // Arduino控制A4988y步进引脚为输出模式
pinMode(ydirPin,OUTPUT); // Arduino控制A4988y方向引脚为输出模式
pinMode(zstepPin,OUTPUT); // Arduino控制A4988z步进引脚为输出模式
pinMode(zdirPin,OUTPUT); // Arduino控制A4988z方向引脚为输出模式
pinMode(cstepPin,OUTPUT);
pinMode(cdirPin,OUTPUT);
pinMode(enablePin,OUTPUT); // Arduino控制A4988使能引脚为输出模式
digitalWrite(enablePin,LOW); // 将使能控制引脚设置为低电平从而让
// 电机驱动板进入工作状态
stepper1.setMaxSpeed(9000000.0); // 设置电机最大速度
stepper1.setAcceleration(900000.0); // 设置电机加速度
stepper2.setMaxSpeed(900000.0); // 设置电机最大速度
stepper2.setAcceleration(90000.0); // 设置电机加速度
stepper3.setMaxSpeed(90000.0); // 设置电机最大速度
stepper3.setAcceleration(9000.0); // 设置电机加速度
Serial.begin(9600);
// put your setup code here, to run once:
}
void loop() {
x1=analogRead(PIN_X1);
y1=analogRead(PIN_Y1);
z1=analogRead(PIN_Z1);
x2=analogRead(PIN_X2);
y2=analogRead(PIN_Y2);
z2=analogRead(PIN_Z2);
xsteppermove();
ysteppermove();
zsteppermove();
csteppermove();
stepper1.run();
stepper2.run();
stepper3.run();
}
void xsteppermove()
{
if (x1>600){
stepper1.move(10);
}
if (x1<400){
stepper1.move(-10);
// 1号电机运行
}
}
void ysteppermove()
{
if (y1>600){
stepper2.move(5);
}
if (y1<300){
stepper2.move(-5);
// 2号电机运行
}
}
void zsteppermove()
{
if (x2>600){
stepper3.move(5);
}
if (x2<300){
stepper3.move(-5);
// 1号电机运行
}
}
void csteppermove()
{
if (y2>600){
myservo.write(120);
delay(15);
}
if (y2<300){
myservo.write(10);
delay(15);
// 2号电机运行
}
}
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视频素材源自：
https://www.bilibili.com/video/BV1Qb411n7rp?from=search&seid=381760315868220378 https://www.bilibili.com/video/BV1ft411R72Q?from=search&seid=18418769433002936140
