MeArm.Joystick Software

Credit : This project is derived from Phenoptix's Pocket Sized Robot Arm.

此專案組裝步驟在此。

﹣本教程包含37個範例，範例和編程的關係請下載 "手臂教程和編程元素關係.pdf"，適合國中小用拖拉方式來寫程式（可選 S4A 或 Ardublock），同時亦附C語言版本供高中職以上玩家學習，就算您沒有程式基礎，也可經由這30餘個教程學得控制手臂的必備程式知識。

﹣要學習如何控制 meArm.Joystick（之後簡稱 meArm），首先要安裝1個軟體和1個驅動程式（步驟A到C）。安裝完後便有原廠的C語言開發環境。

﹣如果您要用圖形開發環境（S4A 或 Ardublock 或 Scratch2），參考步驟 D，E，F 。

﹣開始測程式後若要再回復原廠設定，請到 Step 38或下載meArm_memorize_9600.ino 或 meArm.ino 並在Arduino IDE內燒入。

﹣教程源碼和教程說明皆可一次下載。

（教程源碼.zip， mearm38lessons.pdf）

﹣ 要用安卓手機透過藍牙控制手臂，請下載安卓APP：meArm_Joystick.apk

﹣ 安卓APP源碼（App Inventor 2），請下載：meArm_Joystick.aia

註：要用藍牙，需升級藍牙擴充板喔。藍牙板為HC﹣06。

－逆運動學（IK）按此

A) Arduino IDE

B) 安裝驅動程式：

Windows：

雙擊 Arduino_driver.exe 即可。

MAC：

1) 雙擊 ch34xInstall.pkg

2) 如果是 Yosemite (OSX 10.10), 請打開 terminal, 輸入以下後重新開機（其它版本不用此步驟）

sudo nvram boot-args="kext-dev-mode=1"

Linux：

按照 CH341SER_LINUX.zip 內所附之 readme.txt 操作即可

C) 確認 Arduino IDE 開發環境

Windows：

1）系統﹣裝置管理員﹣連接埠（插入機器手臂，確認"CH﹣340"在那一個COM埠）

2）Board 選 “Arduino UNO”

3）Port 選 “CH﹣340” 所在埠，在此為 COM3

4）Programmer 選 “Arduino as ISP”

MAC：

1）應用程式﹣工具程式﹣系統資訊（插入機器手臂，確認"USB2.0-Serial"有顯示）
2）Board 選 “Arduino UNO”

3）Port 選 “dev/tty.wchusbserial410”

4）Programmer 選 “Arduino as ISP”

D）S4A

1）在 S4A 安裝處，備份 S4A.Image 並以所附的 S4A.Image 取代之 （若是藍牙板，請下載S4A_bt.Image，改名為S4A.Image 後取代之）

Windows：C:\Program Files\S4A\S4A.Image

MAC：Macintosh HD/應用程式/S4A/S4A.Image

2）打開 Arduino IDE，上傳 S4AFirmware15_meArm.ino 到機器手臂

E) Ardublock

先安裝Arduino IDE，然後再將 “ardublock-beta-20140828.jar” 拷貝到 :

Windows 7 : C:\Users\lienhungcheng\Documents\Arduino\tools\ArduBlockTool\tool\ardublock-beta-20140828.jar

Windows XP : C:\Program Files\Arduino\tools\ArduBlockTool\tool\ardublock-beta-20140828.jar

MAC： /Users/lienhungcheng/Documents/Arduino/tools/ArduBlockTool/tool/ardublock-beta-20140828.jar

註： 其中路徑上的 “lienhungcheng” 應改為您的 username，更詳細步驟在此。

F）Scratch2（mBlock特別版，能連機也能脫機）

先安裝 mBlock IDE

按照最後3張圖設定4個步驟即可。

Step 1: 給我一盞燈

我們可以透過 Arduino 開發環境用 C 語言來寫程式控制MeArm，也可以在圖形介面用拖拉方式產生程式，現在我們開始第一堂課：“給我一盞燈”

使用 S4A

步驟 1 ： 打開 S4A 程式

步驟 2 ：拖拉成此程式
步驟 3 ：點擊綠色旗子，即可看到MeArm的LED燈亮了。

使用 ArduBlock

步驟 1 ：選擇 Tools/ArduBlock

步驟 2 ：拖拉成此程式

步驟 3 ：按 “Upload to Arduino” 即可看到MeArm的LED燈亮了。

使用 mBlock(Scratch2)

步驟 1 ： 檔案－打開項目

步驟 2 ： 打開 01.sb2

使用 Arduino IDE

步驟 1 ：打開 _01.ino

步驟 2 ：點擊 “Upload”，是一個右向箭頭符號，即可看到MeArm的LED燈亮了。

說明：LED 的腳位為 3（S4A 中腳位為 12），所以當設定該腳位為HIGH 時，燈就亮了。

註：您可在 S4A 內直接打開所附的 “.sb” 檔（圖形介面），也可在 ArduBlock 內直接打開所附的 “.abp” 檔（圖形介面），也可在 Arduino 中直接打開所附的 “.ino” 檔（C語言），直接上傳到手臂運行，亦可產生同樣效果。

Step 2: 3 秒後熄滅它

如果我們要在3秒後熄滅LED燈，那就在delay 3000毫秒後，設腳位為LOW即可。

Step 3: 再閃一下，寶貝

燈既然能亮能滅，那何不閃爍一下呢？就讓我們間隔設為1秒讓它閃兩次。

Step 4: 變數初體驗

假設我們要將閃爍時間從間隔0．2秒改為間隔0．1秒或0．05秒，要手動改變每個設定就會很累，這時可用變數來增加效率，我們只要設定一次變數，未來要改變時間間隔時就只要更動一次變數內容即可。

Step 5: 變數也可以自嗨

既然有了變數，那麼就讓它多變幾次，您可試一下變數或減半，或加倍，或加0.1秒，或減0.25秒喔。

mytime = mytime / 2;

mytime = mytime * 2;

mytime = mytime + 100;

mytime = mytime - 250;

Step 6: 使用照妖鏡讓變數現出原形

既然變數這麼方便，所以更要掌握變數才行，我們可以用以下指令讓變數現出原形。

"Serial.println(變數名);"

其中，Serial 是序列埠，作用是將 Arduino 的資料傳送到電腦的序列埠，這時只要按下 "Serial Monitor" 就可看到資料內容了。

Step 7: 如果，我是真的...

“如果” 是一種判斷式，就像 “如果下雨，就帶雨傘。如果刮風，就穿風衣”。情況成立，也就是“真”時，才做後面的動作。例如：

“如果（10＞1），則亮LED燈。”

這時因為 10 一定大於 1，所以 LED 燈就會亮了。

Step 8: 如果，變數也來湊熱鬧

通常我們會將變數跟 “如果” 搭配使用，例如本例中的 light 變數，它可能代表的是光線亮度，當我們在判斷是否開燈時，就可根據 light 值，例如此例若 light 值小於 10 就開燈。

int light = 5;
if (light < 10)

{

digitalWrite(3, HIGH);

delay(1000);

}

Step 9: 如果的好朋友：布林

在前例中的 “if (light < 10)” 判斷式，若成立，則稱之為 “真”，反之則為 “假”。這 “真假” 兩種值我們又稱為 “布林”，也就是 “true/false”。亦即結果為真，則進行後續動作，若為假，則不做任何動作。

Step 10: 向左走，向右走（if-else）

既然布林有兩種值，那當然可以 “若真則向左邊，否則向右邊”

if (true) {

left turn

} else {

right turn

}

Step 11: 向左走，向右走（if-else）續 1

了解（if-else）功能後，接著就可對判斷式加變化，例如：“若是3的倍數，則點燈，否則熄燈。”（其中｜是取餘數之意）

if (num ｜ 3 == 0)

{

digitalWrite(2, HIGH);

} else {

digitalWrite(2, LOW);

}

Step 12: 向左走，向右走（if-else）續 2

因為判斷式是程式設計的重要基礎，所以值得咱們再熟練熟練，接續上一個教程，你能寫出來嗎？

“如果是單數，則LED閃一下，否則閃兩下”

Step 13: 迴圈：叫我大神，重覆的事情交給我做就對了

除了判斷式之外，電腦最世界無敵猛的把戲就是迴圈了，重覆的事情找它做就對了。

例如：連續閃爍 LED 5 次

基本指令格式為 “for (int i = 0; i < 5; i++)"

Step 14: 用迴圈幫你從1加到100

還記得數學神童高斯怎麼累加1到100嗎，若能妥善運用迴圈，就算不是神童也能算出最後答案哩。

Step 15: 迴圈也可以只加偶數喔

若迴圈只能做一成不變的事那就小看迴圈了。在此例中，咱們要在每個輪迴內加入判斷式，若成立才做動作，也就是在1到100之中，我們跳過奇數，只累加偶數。

Step 16: 迴圈的間隔（step）

接續上一個只加偶數的問題，本節要介紹“迴圈的間隔”，是一種隔幾次才做一次的概念。所以若要加總1到100之間的偶數，意思就是：

“從0開始，每隔2次（中間空1次）才加總”。

Step 17: 那能不能用step計算一年有幾個星期天呢

接續上一個“間隔”概念，你能算出一年有多少個星期天嗎？（要間隔多少呢？）

Step 18: 迴圈 2：當條件符合就一直做，一直做，一直做 …

不管任何程式語言，迴圈都是如此的重要，所以在此要再介紹迴圈的另一種格式 while。這指令的要點就是如果條件為真，就一直做到天荒地老。像本例的條件（2 > 1）永遠為真，所以就會永遠一直印出字串 "true"。

Step 19: 迴圈 2 的標準型

為了不讓電腦跑迴圈跑到掛，通常會加一條件限制，讓布林值不要永遠都是 "true"，並獲得所需結果。本節內容即是如何用 while 加總1到100。

Step 20: 讓LED閃到歪腰

若要重覆做一個永遠不變的事情，用 while 是最方便的，本節即是要挑戰如何讓LED燈持續閃爍到天荒地老。

Step 21: 函數：每次閃爍一次都要寫4行，真麻煩啊

為了讓程式更簡潔，設計師習慣將“相同的程式碼包成一個黑箱，只要執行黑箱即可”。這個黑箱就叫函數或副程式。妥善利用副程式不僅程式看起來簡潔，而且運行效率提高，一舉兩得。

本例要展示如何將“閃爍”程式碼包進黑箱。

Step 22: 函數＋迴圈：讓它閃10次

包成黑箱後，我們便可視其為一條指令，將它放到迴圈中，要連續執行幾次都行。本例展示如何在迴圈中呼叫副程式，讓LED閃爍10次。

Step 23: 迴圈也可做在函數內

不僅可以在迴圈中運行副程式，反過來當然也可以在副程式中運行迴圈。此例要展示的即為直接在副程式中設定要執行的迴圈次數。

Step 24: 函數的參數（僅限C語言，Ardublock尚無此功能）

副程式的作用強大，還可以更靈活使用，例如我們在呼叫副程式時，順帶提供一個參數，指定要它閃爍LED幾次。

Step 25: 可以給多個參數嗎？（僅限C語言，Ardublock尚無此功能）

副程式不僅可以接受參數，而且還可以同時接受多個。所以如果我們要設定LED閃爍幾次，每次延遲幾毫秒，只要透過參數指定就行了。本例展示兩個參數的副程式。

Step 26: 挑戰再挑戰（僅限C語言，Ardublock尚無此功能）

帶有參數的副程式既強大又常用，接下來的練習是鍛鍊自己是否能做出一個加總的副程式，例如若要加總1到100，則只要寫一條指令即可。

sum(100);

Step 27: 伺服馬達初體驗

花了那麼多篇幅講了程式最核心的概念，現在要進入機器手臂正題了，只要你前面有跑過，相信我，接下來花不了多少時間你就能學會駕馭機器手臂了。

機器手臂是由伺服馬達所帶動，我們只要設定伺服馬達所接的腳位，接下來再設定所要轉到的角度即可。要注意的是伺服馬達的角度範圍是0到179度，如果角度超出兩邊範圍，或部件卡住，或因為螺絲鎖太緊導致馬達轉不到指定角度，則會因為電流過載而降低馬達和主板壽命。

此範例是將一顆伺服馬達設定接到腳位11，然後轉到0度。

第一顆馬達為底座馬達。

Step 28: 伺馬達角度範圍 0～179 度

既然伺服馬達的角度範圍是0～179度，那咱們就依序將這伺服馬達從0度慢慢轉至179度吧。

Step 29: 試一下第二顆馬達，但只能 45～145 度

搞定了第一顆，那第二顆就依樣畫葫蘆唄。但這次只能從45度到145度。第二顆馬達可調整前後角度。

Step 30: 試一下第三顆馬達，但只能 90～179 度

搞定前兩顆，第三顆馬達能調整上下，咱也依樣畫葫蘆，但限制只能從90度到179度。

Step 31: 試一下第四顆馬達，但只能 0～50 度

最後一顆馬達是夾具馬達，度數在0到50度之間。若未按照標準組裝步驟組成夾具，則會出現夾具緊閉或開大絕，這時則需打掉重練。

Step 32: 讀搖桿資料，0～1023

搞完馬達，接下來要玩搖桿。本機器手臂附有二顆搖桿，每一顆皆有橫縱兩向，總共四向，所以能控制4顆馬達，搖桿依次接到 A0, A1, A2, A3。所以我們只要讀取這幾個腳位的值便可知道搖桿的角度。每個腳位值的範圍從0到1024。此例中我們讀A0腳位的值然後由序列埠印出。

Step 33: 將搖桿指令分類為大，中，小

為了使用者操作方便，我們只將搖桿區分為2個動作，也就是前進和後退。根據此概念，我們可以設定若搖桿值超過612，則是前進，若小於412，則是後退，若介在中間則不進不退。此例結果可由序列埠得知結果是否正確。

Step 34: 結合搖桿與馬達

接下來要將搖桿與馬達結合在一起，也就是如果搖桿前進，則馬達增加1度，反之則減一度。

Step 35: 陣列終於出現了

因為一次要讀取四個輸入，然後藉以控制四個輸出，這時若使用陣列，會讓程式顯得更簡潔。在此例中，我們要設定一個含有4個元素的陣列，給初值然後再印出來。

Step 36: 將全部整合起來，手臂就全聽你的了

接下來要把全部整合起來，這樣就可以經由搖桿來控制所有馬達，進而控制整隻手臂。加油，你能看得懂程式的。

（圖片來源：Wei-Yu Chen）

Step 37: 機器手臂的自動模式

既然已經知道馬達的控制方法，咱們便可以事先設定每顆馬達的角度，然後一直重覆，這就是我們常在電視上看到的自動機器手臂的酷樣。此範例只是個參考，你也可以試著調到所需要的角度和次數，建立自己的生產線喔。

Step 38: 如何回復出廠手臂模式

請在Arduino環境中（非Ardublock），燒入附件程式即可。所以大家多多練習，不用怕回不去滴。祝好運！

若有任何問題，歡迎 email 我，或加我好友，直接PM我或在FB上留言。

Comments

[WhilferautomaticW]

https://youtu.be/A9rfceSWG2M

我做了個用wii 手柄控制的

[ted99tw]

wow, 超酷！

[ugura2]

collect2.exe: error: ld returned 1 exit status help pls

[John Tan峻]

我尝试将我的Android手机连接到HC－06但是失败了。

当我进入到meArm_joy stick 时，利用app来寻找HC－06，但是就是连接不到。

是什么问题呢？

[mohammadfpaa]

hello friend my name is mohammad, I live in iran and I am studying, you
could send me this DXF file for me to cut into 3mm MDF for final course,
my email [e-mail], since already I am grateful

[侑侑]

請問有c語言的程式碼教程嗎?

[JasonC24]

有沒有Android藍芽控制MeArm 的Arduino程式碼?

[ted99tw]

有的，都開源在上面囉。

[JasonC24]

哪個?

[joe.mealbox]

我比較了一下_12.ino 和 12.sb，裡面都有設定leg=3的變數。但我看不出來在S4A下有這個必要。還是其中有什麼trick，我沒發現？

[ted99tw]

S4A的確無必要設定leg=3，會保留是因為要與.ino相互對照。

謝謝您！