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该参赛作品为针对液体搬运环境优化的机械臂下位机运动控制卡。针对日常生活中一个常见的场景——搬运液体（俗称“端水”），设计一项高效平稳的控制算法，配合自主开发的控制器驱动板卡，驱动自制的机械臂到达目标位置，使该算法达到高效平稳搬运液体的目的。
机械臂应能实现针对液体搬运优化算法的点到点定位运动功能、定变速运动功能、与上位交互功能、反馈矫正功能等
驱动板图形粗览：
资料正在整理，后续发布
电气组件介绍
电机驱动模块选型。电机驱动模块采用DRV8825、A4988混合驱动。A4988是一款常见的步进电机驱动芯片，其模块广泛用于3D打印机的步进电机驱动，具有成本低、功耗小、驱动能力强的特点，适合42步步进电机在负载不大的情况下驱动运行，因此可用于回转轴驱动，最重要的是，在两块DRV8825模块同时驱动的情况下，剩余功率不足以提供第三块DRV8825动作，经实测两块DRV8825与一块A4988能够正常运行。DRV8825是德州仪器的集成电机芯片，其模块设计兼容A4988，但稳定性更好，能够提供高达1.5A的电流，适合驱动负载稍大的步进电机，因此可用于驱动主轴和副轴。
位姿反馈方案设计。采用MPU6050六轴运动传感器，包含陀螺仪和倾角传感器，能够通过I2C与上位机通讯。在每次运动起始和完成阶段进行一次位姿矫正，防止运动误差累积。
舵机选型及驱动方案设计。舵机采用MG996R型号的180°舵机，该舵机工作在4.8-7.2V之间，能够提供9.4kg/cm以上的拉力。为了满足驱动舵机的功率以及防止舵机运行时的电流涌浪，舵机采用额外的5V供电，驱动端口采用光耦IC隔离。光耦IC型号选择为PC817。
供电体系设计。系统由12V直流电源供电，经过一块MP1584模块降压为5V直流电源，供给传感器与主控板卡。另外12V直流电源还通过另一块MP1584模块降压为5V向舵机供电。
上下位机通讯方案设计。由于受各种较大功率的设备影响，系统存在一定的电源涌浪，CH340G芯片以及主控板卡板载的DAP仿真器无法正常工作在这个电源体系下，因此需要采用更稳定的工业串口通讯方案——232通讯或者不受涌浪影响的透传蓝牙模块HC-06。
驱动板文件见：
https://git.lug.ustc.edu.cn/dayday/tarm/tree/master/PCB/TARM_V2
程序组件介绍
tarm_communication组件
负责对上下位机通讯。外设启动了两个串口：UART0控制台串口、UART1设备串口。控制台串口位于板卡上；设备串口通过arduino型接口与驱动板连接，驱动板上可以通过跳帽选择使用RS232或者无线蓝牙模块作为传输介质。支持打断控制。
指令为自定义命令集，格式如下：
_&<命令><参数>;<命令><参数>;<命令><参数>
参数支持包括：
指令 作用 X Y 指定XY平面的点，使机械臂运动到该点 S 复位 E 查询当前运动状态 F 向前移动 B 向后移动 U 向上移动 D 向下移动 R 绕Z旋转轴转动 C 夹持末端回转轴转动 T 夹持轴转动 tarm_time组件
为各轴运动提供时基。
定时器定时实现。
timebase为第一套算法提供时基，该算法仅支持一般恒速运动，可以调节一次运动的速度；可以实现三轴联动；使用的时钟是TMR0。
timepv为第二套算法提供时基，该算法仅支持主轴、副轴联动；对运动过程有变速控制，为针对液体平稳搬运环境的优化算法。该算法基于一个传递函数，传递函数采用了一个三角函数。
tarm_limit组件
限位器组件
协助机械臂进行初始化定位。
限制机械臂运动行程。通过外部中断实现。触碰到限位器时，返回设定的零点。
tarm_io组件
对脉冲输出端口、方向控制端口配置、初始化。控制主轴、副轴、绕Z旋转轴的三个步进电机。
Closeloop组件
反馈控制。通过硬件IIC总线访问MPU6050，校准运动误差，使运动误差不积累。在外部因素影响导致IIC硬接线断开时，能自动转化为开环模式。
tarm_pwm组件
通过输出PWM控制夹持末端回转轴、夹持轴的舵机。
原本设计通过TPM外设输出PWM，但由于机械结构部分和硬件电气部分存在设计错误，后拟定改用IIC总线控制PCA9685输出PWM。未适配。
源代码：
演示视频：
https://user.qzone.qq.com/1061368165/infocenter
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