一種Arduino驅動擴展板及智能機械臂的製作方法

2023-08-04 00:08:16 1

本實用新型屬於Arduino控制領域，尤其涉及一種Arduino驅動擴展板及智能機械臂。

背景技術：

Arduino是一款便捷靈活、方便上手的開源電子原型平臺，Arduino包括硬體部分和軟體部分，其中硬體部分包括可以用來做電連接的各種Arduino電路板，軟體部分可以通過編程來控制各種Arduino電路板的工作。而Arduino驅動擴展板是Arduino硬體部分的一個例子，Arduino驅動擴展板可以根據Arduino控制板輸出的指令來驅動步進電機或控制步進電機工作。

但是傳統的Arduino驅動擴展板只能接收Arduino控制板發來的指令並驅動電機，其並不具有無線通信功能，若要為Arduino驅動擴展板擴展無線通信功能，則需要單獨外接一塊無線通信模塊，這樣，不僅使用不方便而且會佔據多餘的空間，導致整機的體積增大。

技術實現要素：

本實用新型實施例的目的在於提供一種Arduino驅動擴展板及智能機械臂，旨在解決傳統的Arduino驅動擴展板不具有無線通信功能，若要為其擴展無線通信功能，則需要單獨外接一塊無線通信模塊，操作麻煩且會導致整機體積增大的問題。

本實用新型實施例是這樣實現的，一種Arduino驅動擴展板，所述Arduino驅動擴展板受控於Arduino控制板，所述Arduino驅動擴展板包括FPGA模塊以及與所述FPGA模塊相連的電機驅動模塊和IO模塊，所述Arduino驅動擴展板還包括：

與智能終端進行無線通信，並將所述智能終端輸出的控制信號轉換為串口數據發送至所述Arduino控制板的無線通信模塊。

進一步的，所述無線通信模塊採用藍牙模塊。

進一步的，所述無線通信模塊採用WIFI模塊。

進一步的，所述無線通信模塊採用ZIGBEE模塊。

進一步的，所述FPGA模塊包括：

與所述Arduino控制板進行串口通信，接收所述Arduino控制板輸出的控制指令的SPI單元；

輸入端與所述SPI單元連接，輸出端與所述電機驅動模塊和所述IO模塊連接，根據所述SPI單元輸出的所述控制指令生成電機控制信號及IO控制信號，以分別控制所述電機驅動模塊和所述IO模塊的IO控制單元。

進一步的，所述電機驅動模塊包括多個A4988驅動單元，所述多個A4988驅動單元均與所述IO控制單元連接。

進一步的，所述Arduino驅動擴展板還包括：

為所述Arduino驅動擴展板供電的電源模塊。

本實用新型還提供了一種智能機械臂，所述智能機械臂包括Arduino控制板和電機，所述智能機械臂還包括前述所述的Arduino驅動擴展板，所述電機與所述電機驅動模塊連接。

在本實用新型的實施例中，所述Arduino驅動擴展板受控於Arduino控制板，所述Arduino驅動擴展板包括電機驅動模塊和無線通信模塊，所述電機驅動模塊用於驅動電機，所述無線通信模塊可將來自智能終端的控制信號轉換為串口數據發送至Arduino控制板。在本實用新型的實施例中，將無線通信模塊和電機驅動模塊集中到一塊Arduino驅動擴展板上，使Arduino驅動擴展板在完成電機驅動功能的同時，還具有無線通信功能，不僅使用方便而且節省了空間，大大減小了整機的體積。

附圖說明

圖1是本實用新型實施例提供的Arduino驅動擴展板的模塊結構圖；

圖2是本實用新型實施例提供的Arduino驅動擴展板的電路結構圖；

圖3是本實用新型實施例提供的智能機械臂的電路結構圖。

圖4是本實用新型實施例提供的智能機械臂的電路結構圖。

具體實施方式

為了使本實用新型的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本實用新型進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本實用新型，並不用於限定本實用新型。

實施例一：

本實用新型的第一實施例提供了一種Arduino驅動擴展板。

圖1示出了本實用新型實施例提供的Arduino驅動擴展板的模塊結構，為了便於說明，僅示出了與本實用新型實施例相關的部分。

一種Arduino驅動擴展板1，Arduino驅動擴展板1受控於Arduino控制板2，Arduino驅動擴展板1包括FPGA（Programmable Gate Array，現場可編程門陣列）模塊10以及與FPGA模塊10相連的電機驅動模塊100和IO（Input Output，輸入輸出）模塊101，Arduino驅動擴展板1還包括：

與智能終端3進行無線通信，並將智能終端3輸出的控制信號轉換為串口數據發送至Arduino控制板2的無線通信模塊40。

作為本實用新型的一實施例，無線通信模塊40採用藍牙模塊。在本實施例中，藍牙模塊可以為BC417143B模塊、CC2541模塊、nRF51822模塊或CSR8610模塊等，當然也可以採用其他可實現藍牙通信功能的模塊。

作為本實用新型的一實施例，無線通信模塊40採用WIFI模塊。

作為本實用新型的一實施例，無線通信模塊40採用ZIGBEE模塊。

作為本實用新型的一實施例，FPGA模塊10包括：

與Arduino控制板2進行串口通信，接收Arduino控制板2輸出的控制指令的SPI（Serial Peripheral Interface，串行外設接口）單元100；

輸入端與SPI單元100連接，輸出端與電機驅動模塊20和IO模塊30連接，根據SPI單元100輸出的所述控制指令生成電機控制信號及IO控制信號，以分別控制電機驅動模塊20和IO模塊30的IO控制單元101。

作為本實用新型的一實施例，Arduino驅動擴展板1還包括：

為Arduino驅動擴展板1供電的電源模塊（圖中未示出）。

圖2示出了本實用新型實施例提供的Arduino驅動擴展板的電路結構圖，為了便於說明，僅示出了與本實用新型實施例相關的部分。

作為本實用新型的一實施例，SPI單元100採用SPI接口晶片U1，SPI接口晶片U1的時鐘腳SCK、數據接收腳MISO、數據發送腳MOSI和使能腳SS分別與Arduino控制板的SPI模塊的時鐘腳SCK、數據發送腳MISO、數據接收腳MOSI和使能腳SS連接，SPI接口晶片U1的控制信號輸出腳SDA與IO控制單元101連接。

作為本實用新型的一實施例，IO控制單元101採用IO控制晶片U2，IO控制晶片U2的控制信號接收腳SDA與SPI接口晶片U1的控制信號輸出腳SDA連接，IO控制晶片U2的IO控制腳CON與IO模塊30連接，IO控制晶片U2的步進控制腳STEP和傳輸方向選擇A4988驅動晶片U3的輸出腳OUT均接一個電機。腳DIR與電機驅動模塊30連接。

作為本實用新型的一實施例，電機驅動模塊20包括多個A4988驅動單元，所述多個A4988驅動單元均與IO控制單元101連接。圖2是電機驅動模塊20包括三個A4988驅動單元的示例，A4988驅動單元包括A4988驅動晶片U3，每個A4988驅動晶片U3的步進控制腳STEP和傳輸方向選擇腳DIR分別與IO控制晶片U2的步進控制腳STEP和傳輸方向選擇腳DIR連接。

實施例二：

本實用新型的第二實施例提供了一種智能機械臂。

圖3示出了本實用新型實施例提供的智能機械臂的模塊結構圖，為了便於說明，僅示出了與本實用新型實施例相關的部分。

一種智能機械臂，所述智能機械臂包括Arduino控制板2和電機，所述智能機械臂還包括Arduino驅動擴展板1。

Arduino驅動擴展板1受控於Arduino控制板2，Arduino驅動擴展板1包括FPGA（Programmable Gate Array，現場可編程門陣列）模塊10以及與FPGA模塊10相連的電機驅動模塊100和IO（Input Output，輸入輸出）模塊101，電機驅動模塊100還與所述電機相連，Arduino驅動擴展板1還包括：

與智能終端3進行無線通信，並將智能終端3輸出的控制信號轉換為串口數據發送至Arduino控制板2的無線通信模塊40。

作為本實用新型的一實施例，無線通信模塊40採用藍牙模塊。在本實施例中，藍牙模塊可以為BC417143B模塊、CC2541模塊、nRF51822模塊或CSR8610模塊等，當然也可以採用其他可實現藍牙通信功能的模塊。

作為本實用新型的一實施例，無線通信模塊40採用WIFI模塊。

作為本實用新型的一實施例，無線通信模塊40採用ZIGBEE模塊。

作為本實用新型的一實施例，FPGA模塊10包括：

與Arduino控制板2進行串口通信，接收Arduino控制板2輸出的控制指令的SPI（Serial Peripheral Interface，串行外設接口）單元100；

輸入端與SPI單元100連接，輸出端與電機驅動模塊20和IO模塊30連接，根據SPI單元100輸出的所述控制指令生成電機控制信號及IO控制信號，以分別控制電機驅動模塊20和IO模塊30的IO控制單元101。

作為本實用新型的一實施例，Arduino驅動擴展板1還包括：

為Arduino驅動擴展板1供電的電源模塊（圖中未示出）。

圖4示出了本實用新型實施例提供的智能機械臂的電路結構圖，為了便於說明，僅示出了與本實用新型實施例相關的部分。

作為本實用新型的一實施例，SPI單元100採用SPI接口晶片U1，SPI接口晶片U1的時鐘腳SCK、數據接收腳MISO、數據發送腳MOSI和使能腳SS分別與Arduino控制板的SPI模塊的時鐘腳SCK、數據發送腳MISO、數據接收腳MOSI和使能腳SS連接，SPI接口晶片U1的控制信號輸出腳SDA與IO控制單元101連接。

作為本實用新型的一實施例，IO控制單元101採用IO控制晶片U2，IO控制晶片U2的控制信號接收腳SDA與SPI接口晶片U1的控制信號輸出腳SDA連接，IO控制晶片U2的IO控制腳CON與IO模塊30連接，IO控制晶片U2的步進控制腳STEP和傳輸方向選擇腳DIR與電機驅動模塊30連接。

作為本實用新型的一實施例，電機驅動模塊20包括多個A4988驅動單元，所述多個A4988驅動單元均與IO控制單元101連接。圖2是電機驅動模塊20包括三個A4988驅動單元的示例，A4988驅動單元包括A4988驅動晶片U3，每個A4988驅動晶片U3的步進控制腳STEP和傳輸方向選擇腳DIR分別與IO控制晶片U2的步進控制腳STEP和傳輸方向選擇腳DIR連接，每個A4988驅動晶片U3的輸出腳OUT均接一個電機。

在本實用新型的實施例中，所述Arduino驅動擴展板受控於Arduino控制板，所述Arduino驅動擴展板包括電機驅動模塊和無線通信模塊，所述電機驅動模塊用於驅動電機，所述無線通信模塊可將來自智能終端的控制信號轉換為串口數據發送至Arduino控制板。在本實用新型的實施例中，將無線通信模塊和電機驅動模塊集中到一塊Arduino驅動擴展板上，使Arduino驅動擴展板在完成電機驅動功能的同時，還具有無線通信功能，不僅使用方便而且節省了空間，大大減小了整機的體積。

以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，並不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本實用新型的保護範圍之內。