用Arduino和舵机自己动手组装一台桌面机械臂，是学习机器人控制的最佳实践项目。本文从结构设计到完整控制代码一步步讲解。

一、机械结构设计

　　桌面机械臂推荐4自由度（4DOF）设计：基座旋转、肩关节、肘关节、腕关节。

　　材料选择：

　　方案一：3D打印PLA结构件 + MG995舵机 × 4

　　方案二：铝合金U型支架（淘宝"机器人手臂支架"）+ MG996R舵机 × 4

　　方案三：亚克力激光切割套件（最便宜，约80元）

　　关键尺寸参考：基座到底臂80mm，底臂到前臂120mm，前臂到腕部100mm。

二、舵机选择

　　MG90S（微型，1.5kg扭力）：适合轻量级（总重200g以下），供电5V 1A

　　MG995（标准，10kg扭力）：适合大多数桌面臂，供电5V 3A

　　MG996R（增强，13kg扭力）：适合较重负载，供电5V 5A

　　基座和肩关节用大扭力舵机，肘部和腕部可以用稍小的。

三、电路连接

　　Arduino提供PWM信号（数字引脚9、10、11、6分别控制4个舵机）。

　　舵机红线（VCC）统一接5V 5A外置电源正极。

　　舵机棕线（GND）统一接外置电源负极和Arduino GND（共地）。

　　舵机橙线（信号）分别接Arduino各PWM引脚。

　　注意：绝对不要通过Arduino的5V引脚给舵机供电！Arduino的板载稳压只能提供500mA。

四、Arduino控制代码

#include <Servo.h>

Servo base;    // 基座旋转 0-180度
Servo shoulder; // 肩关节 0-180度
Servo elbow;    // 肘关节 0-180度
Servo wrist;    // 腕关节 0-180度

// 预设位置
int pos_base = 90;
int pos_shoulder = 90;
int pos_elbow = 90;
int pos_wrist = 90;

void setup() {
  base.attach(9);
  shoulder.attach(10);
  elbow.attach(11);
  wrist.attach(6);
  
  // 初始化到中间位置
  base.write(pos_base);
  shoulder.write(pos_shoulder);
  elbow.write(pos_elbow);
  wrist.write(pos_wrist);
  
  Serial.begin(9600);
  Serial.println("机器人手臂就绪，输入指令：");
  Serial.println("格式: B90 S90 E90 W90 (B=基座 S=肩 E=肘 W=腕)");
}

void loop() {
  if (Serial.available()) {
    char cmd = Serial.read();
    switch(cmd) {
      case 'B': pos_base = Serial.parseInt(); base.write(pos_base); break;
      case 'S': pos_shoulder = Serial.parseInt(); shoulder.write(pos_shoulder); break;
      case 'E': pos_elbow = Serial.parseInt(); elbow.write(pos_elbow); break;
      case 'W': pos_wrist = Serial.parseInt(); wrist.write(pos_wrist); break;
    }
  }
}

五、动作序列录制与回放

// 在全局定义
int actions[50][4];  // 存储50个动作
int actionCount = 0;

// 录制动作
void recordAction() {
  actions[actionCount][0] = base.read();
  actions[actionCount][1] = shoulder.read();
  actions[actionCount][2] = elbow.read();
  actions[actionCount][3] = wrist.read();
  actionCount++;
  Serial.println("动作已录制");
}

// 回放所有动作
void playbackAll() {
  for (int i = 0; i < actionCount; i++) {
    base.write(actions[i][0]);
    shoulder.write(actions[i][1]);
    elbow.write(actions[i][2]);
    wrist.write(actions[i][3]);
    delay(1000); // 每个动作持续1秒
  }
}

六、常见问题

　　Q：舵机发出嗡嗡声但不转？ A：舵机被卡住或过载。先手动检查关节是否顺滑，供电是否充足。

　　Q：手臂抖动严重？ A：结构件螺丝松动或舵机齿轮打滑。检查所有螺丝并紧固。