嗨，亲爱的工程师、学生和爱好者们，我来啦！欢迎来到神秘的小安派-Eyse-S1世界！如果你是一位电子工程师或者对魔法般的嵌入式技术感兴趣，那么你来到的地方绝对没错！今天，我们将一起探索一个令人惊叹的开源硬件小安派-Eyse-S1。它能让我们的复杂项目在智能的世界中自由翱翔。使用小安派-Eyes-S1开发板来控制三组四自由度机械臂。
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哈哈，编写一个完整的控制三组四自由度机械臂的程序代码并逐行解释会相当长，并且涉及很多专业技术细节。不过我可以慢慢写：
  1. // 咱们先祭出C++这把屠龙宝剑，因为小安派-Eyes-S1支持Arduino环境和ESP-IDF，这里就以Arduino风格来假装写段代码哈

  3. #include <AiM6132S.h> // 引入安信可专门为Ai-M61-32S设计的库，就像请来了一位懂硬件的魔法师
  4. #include "ServoLib.h" // 招唤舵机驱动库，它是让机械臂关节听话的秘密武器

  6. // 初始化三组四自由度机械臂对象，想象它们是三条活灵活现的机械蛇
  7. Servo servoGroup1[4]; // 第一组舵机组
  8. Servo servoGroup2[4]; // 第二组舵机组，每组都是由四个舵机组成
  9. Servo servoGroup3[4]; // 第三组舵机组，别忘了，每组都要拜码头（初始化）

  11. void setup() {
  12.         // 这是“开机自检”阶段，咱们得确保各个接口正常工作
  13.         Serial.begin(115200); // 打开串口，跟电脑唠嗑用的，万一机械臂说话了呢
  14.          WiFi.begin("WiFi密码别告诉我"); // WiFi联网，让机械臂能上网冲浪看教程
  15.          while (WiFi.status() != WL_CONNECTED) { // 等待联网成功，不然它会一直转圈圈说：“找不到信号啊喂！”
  16.                        delay(1000); // 等待一秒再试，不急，网络有时也爱打个盹儿
  17.           }
  18.    
  19.           // 接着给每个舵机上电并设定ID
  20.          for (int group = 0; group < 3; ++group) { // 三个小组依次来报道
  21.                 for (int joint = 0; joint < 4; ++joint) { // 每组四个关节挨个检查
  22.                        servoGroup[group][joint].attach(jointPinList[group][joint]); // 把舵机绑在对应的引脚上，就像给机器蛇接上骨头
  23.                        servoGroup[group][joint].setMinMaxDegrees(minAngle, maxAngle); // 设定转动范围，以免扭得太嗨闪到腰
  24.                  }
  25.            }
  26. }

  28. void loop() {
  29.       // 主循环开始了，这是机械臂执行任务的核心舞台
  30.       float targetPositions[][] = {{x1, y1, z1, w1}, {x2, y2, z2, w2}, {x3, y3, z3, w3}}; // 三维空间中的目标点加上一个旋转角
  31.    
  32.      // 对于每组机械臂
  33.      for (int group = 0; group < 3; ++group) {
  34.            // 使用神奇的逆解算法，将目标位置转换为关节角度
  35.            float jointAngles[4];
  36.            calculateInverseKinematics(targetPositions[group], jointAngles); // 这里调用的是一个黑魔法函数，能够解开关节角度之谜
  37.      
  38.            // 设置每个舵机的角度
  39.            for (int joint = 0; joint < 4; ++joint) {
  40.                  servoGroup[group][joint].write(jointAngles[joint]); // 给关节下命令：“你！转到这个角度去表演！”
  41.            }
  42.      
  43.             // 等待所有关节到达目标位置
  44.             waitForJointPosition(servoGroup[group], jointAngles, timeoutMillis);                                                                                       // 又是一个虚构函数，它负责等待机械臂到位，否则就喊：“快点儿，伙计们，观众都等急了！”
  45.      }
  46.   // 在完成一次动作后，可以添加延时或者等待新的指令
  47.   delay(1000); // 让机械臂摆好pose后停留一会儿，给大家拍照留念的时间
  48. }

  50. // 下面是复杂的数学公式和矩阵运算，就像哈利波特念咒语一样，复杂而强大
  51. // calculateInverseKinematics函数：这是一个非常关键的函数，它负责解决逆运动学问题，即根据目标位置计算出每个关节应该转动到的角度。
  52. // 对于四自由度机械臂来说，这通常涉及到复杂的数学计算，如矩阵运算、解析几何或数值求解方法（比如牛顿-拉夫森法）。
  53. // 这部分代码会根据具体机械臂的设计参数（如连杆长度、关节偏移等）和选定的运动学模型来编写。

  55. void calculateInverseKinematics(float targetPos[], float &jointAngles[]) {
  56.     // 我们有一个神秘的魔法黑盒函数，它可以神奇地算出关节角度
  57.    // 实际上这部分将包括一系列复杂的数学计算：
  58.    jointAngles[0] = blackBoxMathFunction1(targetPos);
  59.    jointAngles[1] = blackBoxMathFunction2(targetPos, jointAngles[0]);
  60.    jointAngles[2] = blackBoxMathFunction3(targetPos, jointAngles[0], jointAngles[1]);
  61.    jointAngles[3] = blackBoxMathFunction4(targetPos, jointAngles[0], jointAngles[1], jointAngles[2]);
  62. }

  64. // waitForJointPosition函数：这个函数负责等待所有舵机到达指定的目标角度，如果超时未到达，则返回false。
  65. // 实现时会读取舵机的当前实际角度，并与目标角度进行比较，同时使用计时器逻辑判断是否超过设定的超时时间。

  67. bool waitForJointPosition(Servo servos[], float angles[], unsigned long timeout) {
  68.      unsigned long startTime = millis(); // 记录开始等待的时间
  69.      while (millis() - startTime < timeout) { // 如果还没达到超时时间
  70.           for (int i = 0; i < 4; ++i) { // 遍历所有舵机
  71.               int currentAngle = servos.read(); // 获取当前舵机角度
  72.               if (abs(currentAngle - angles) > acceptableError) { // 判断是否接近目标角度
  73.                  return false; // 如果差距过大，可能是卡住了，直接返回false
  74.               }
  75.            }
  76.      
  77.           // 所有舵机都在接近目标角度，继续等待
  78.           delay(smallDelay); // 稍微延迟一下，避免过于频繁地读取舵机状态
  79.         }
  80.    
  81.   // 如果所有舵机都已接近目标角度，并且没有超时，则认为动作完成
  82.   return true;
  83. }
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今天先更新到这...

接上三篇：

【开源硬件小安派-Eyse-S1】+手把手玩转I2C总线

【开源硬件小安派-Eyse-S1】+（2）手把手玩转DAC

【开源硬件小安派-Eyse-S1】+原创（3）手把手玩转复杂项目

我在本论坛内的试读经验 :

《Proteus实战攻略》+7 第五章双足机器人仿真实例

希望以上的设计能对您有所帮助！

谢谢！

网名：还没吃饭中
2024年2月6日