1.2-SDK方式實現(xiàn)機械臂三維空間移動《智能機器人技術應用》

項目一機械臂移動與物體抓取創(chuàng)靈實驗平臺SDK方式實現(xiàn)機械臂三維空間移動任務三職業(yè)能力目標01任務描述與要求02任務分析與計劃03知識儲備04任務實施05任務檢查與評價06任務小結(jié)07任務拓展08任務三

SDK方式實現(xiàn)機械臂三維空間移動了解Python-SDK并掌握安裝方法；了解Python-SDK控制機械臂的原理以及常用函數(shù)的使用；學習通過Python-SDK編寫控制機械臂Python腳本方法并能夠熟練自行編寫對應腳本完成所需要求。了解Python-SDK；掌握Python-SDK安裝方法；了解Python-SDK控制機械臂原理；掌握Python-SDK常用函數(shù)的使用；掌握使用Python-SDK編寫控制機械臂Python腳本方法。職業(yè)能力目標01實驗目的實驗內(nèi)容職業(yè)能力目標01任務描述與要求02任務分析與計劃03知識儲備04任務實施05任務檢查與評價06任務小結(jié)07任務拓展08任務三

SDK方式實現(xiàn)機械臂三維空間移動

此任務要求同學們了解Python-SDK并掌握安裝方法，了解Python-SDK控制機械臂的原理以及常用函數(shù)的使用，并學習通過Python-SDK編寫控制機械臂Python腳本方法并能夠熟練自行編寫對應腳本完成所需要求。任務描述任務要求了解SDK、Python-SDK的原理；成功安裝Python-SDK；完成Python-SDK控制機械臂原理學習與實驗；完成使用Python-SDK編寫控制機械臂Python腳本方法。任務描述與要求02職業(yè)能力目標01任務描述與要求02任務分析與計劃03知識儲備04任務實施05任務檢查與評價06任務小結(jié)07任務拓展08任務三

SDK方式實現(xiàn)機械臂三維空間移動任務分析思考一下，我們呢要如何通過SDK控制機械臂呢？我們要通過什么方式編寫腳本，并學習相關知識呢？三.根據(jù)自己的了解，要怎樣去應用所學知識，可以促進自己進一步地學習？任務分析與計劃03任務計劃表項目名稱創(chuàng)靈實驗平臺任務名稱SDK方式實現(xiàn)機械臂三維空間移動計劃方式自主設計計劃要求請用6個計劃步驟來完整描述出如何完成本次任務序號任務計劃1

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通過上面的思考，你是否對本任務要完成的工作有所了解？讓我們一起來制訂完成本次任務的實施計劃吧！任務分析與計劃03職業(yè)能力目標01任務描述與要求02任務分析與計劃03知識儲備04任務實施05任務檢查與評價06任務小結(jié)07任務拓展08任務三

SDK方式實現(xiàn)機械臂三維空間移動05知識儲備Python-SDK安裝方法2Python-SDK1uArm-Python-SDK源碼閱讀3

Python-SDK是一個使用Python封裝的用于Swift/SwiftPro機械臂基本控制的庫，機械臂基本控制的庫在本地【./uArm-Python-SDK-2.0/】文件夾下，github地址為:/uArm-Developer/uArm-Python-SDK。Python-SDK包含Swift/SwiftPro機械臂常用的基本操作，如移動、吸盤吸泵吸放、電動夾子基本使用以及各種拓展功能等等。豐富的函數(shù)，使得編寫控制機械臂的編程變得極為簡單。什么是Python-SDK？Python-SDK04Python-SDK04

SDK就是SoftwareDevelopmentKit的縮寫，中問意思是：軟件開發(fā)工具包。為了解釋“SDK”我們引入API、動態(tài)連接庫、導入庫等概念：(1)API(ApplicationProgram--mingInterface)：是操作系統(tǒng)留給應用程序的一個調(diào)用接口，應用程序通過調(diào)用操作系統(tǒng)的API而使操作系統(tǒng)去執(zhí)行應用程序的命令。我們要怎么使用API？Python-SDK04

(2)DLL(DynamicLinkLibary)動態(tài)連接庫:我們經(jīng)?？吹揭恍?dll格式的文件，這些文件就是動態(tài)連接庫文件，其實也是一種可執(zhí)行文件格式。跟exe文件不同的是，dll文件不能直接執(zhí)行，他們通常由.exe在執(zhí)行時裝入內(nèi)含有一些資源以及可執(zhí)行的代碼等。思考一下，在生活中我們有哪些地方用到了.dll？Python-SDK04

(3)導入庫：導入庫是為了在DLL中找到API的入口點而使用的，所以，為了使用API函數(shù)。我們要又跟API所對應的.H和.LIB文件，而SDK正式提供了一整套開發(fā)Windows應用程序所需的相關文件、范例和工具的“工具包”。思考一下，我們要怎么導入對應庫？什么是API？04

API（ApplicationProgrammingInterface，應用編程接口）其實就是操作系統(tǒng)留給應用程序的一個調(diào)用接口，應用程序通過調(diào)用操作系統(tǒng)的API而使操作系統(tǒng)去執(zhí)行應用程序的命令（動作）。其實早在DOS時代就有API的概念，只不過那個時候的API是以中斷調(diào)用的形式（INT21h）提供的，我們要怎么使用API？什么是API？04

在DOS下跑的應用程序都直接或間接的通過中斷調(diào)用來使用操作系統(tǒng)功能，比如將AH置為30h后調(diào)用INT21h就可以得到DOS操作系統(tǒng)的版本號。而在Windows中，系統(tǒng)API是以函數(shù)調(diào)用的方式提供的。同樣是取得操作系統(tǒng)的版本號，在Windows中你所要做的就是調(diào)用GetVersionEx()函數(shù)。我們要怎么使用API？什么是DLL？04

DLL，即DynamicLinkLibrary（動態(tài)鏈接庫）。在Windows環(huán)境下含有大量.dll格式的文件，這些文件就是動態(tài)鏈接庫文件，其實也是一種可執(zhí)行文件格式。跟.exe文件不同的是，.dll文件不能直接執(zhí)行，通常由.exe在執(zhí)行時裝入，內(nèi)含有一些資源以及可執(zhí)行代碼等。其實Windows的三大模塊就是以DLL的形式提我們要怎么使用DLL？什么是DLL？04

供的（Kernel32.dll，User32.dll，GDI32.dll），里面就含有了API函數(shù)的執(zhí)行代碼。為了使用DLL中的API函數(shù)，必須要有API函數(shù)的聲明（.h）和其導入庫（.lib），導入庫可以先這樣理解，導入庫是為了在DLL中找到API的入口點而使用的。我們要怎么使用DLL？Python-SDK04

SDK包含了使用API的必需資料，所以也常把僅使用API來編寫Windows應用程序的開發(fā)方式叫做“SDK編程”。而API和SDK是開發(fā)Windows應用程序所必需的東西，所以其它編程框架和類庫都是建立在它們之上的，比如VCL和MFC，雖然比起“SDK編程”來有著更高的抽象度，但這絲毫不妨礙在需要的時候隨時直接調(diào)用API函數(shù)。我們要怎么使用DLL？Python-SDK04

那么我們知道了SDK是一個萬能的軟件工具包，可以作為輔助工具幫助我們開發(fā)所需軟件。那么我們要怎么使用SDK呢？SDK有哪些常用函數(shù)，我們要怎么去使用它們呢？那么接下來我們將要介紹一些SDK的常用方法，如下表1-11-1為官方展示的一些使用uArm-Python-SDK控制機械臂的方法：Python-SDK04連接機械臂：swift.connect()##連接機械臂swift.disconnect()##斷開連接獲取方法：swift.get_power_status()##獲取工作狀態(tài)swift.get_limit_switch()##獲取工作信息swift.get_gripper_catch()##機械臂抓取swift.get_pump_status()##獲取吸泵狀態(tài)swift.get_mode()##獲取模型swift.get_servo_attach(servo_id=2)##獲取電機加載swift.get_servo_angle()##獲取電機角度swift.get_polar()##獲取坐標系swift.get_position()##獲取位置swift.get_analog(0)##獲取模擬swift.get_digital(0)##獲取數(shù)據(jù)

SDK常用方法：Python-SDK04設置方法：swift.set_speed_factor(1)##設置速度參數(shù)swift.set_mode(mode=0)##設置模擬量值swift.set_wrist(90)swift.set_servo_attach()##設置電機加載swift.set_servo_detach()##設置電機分離swift.set_buzzer(frequency=1000,duration=2)swift.set_pump(on=True)##設置吸泵swift_set_gripper(catch=True)##設置機械臂移動swift.reset()##重置狀態(tài)swift.set_position(x=200,y=0,z=100,speed=100000)##設置參數(shù)swift.set_polar(stretch=200,rotation=90,height=150)##設置坐標swift.set_servo_angle(servo_id=0,angle=90)##設置舵機屬性

SDK常用方法：05知識儲備Python-SDK安裝方法2Python-SDK1uArm-Python-SDK源碼閱讀3Python-SDK安裝方法04

在本小節(jié)的學習中，我們將要了解如何安裝Python-SDK。前提環(huán)境要求：安裝Python-SDK要求必須具備Python3環(huán)境，下面提供了在開發(fā)板上安裝Python-SDK的方法。（本章節(jié)不講述Python3環(huán)境安裝，安裝步驟詳情請自行查閱官網(wǎng)：/）Python-SDK安裝方法04

步驟一：首先我們要解壓任務同級目錄下的uArm-Python-SDK-2.0.zip包，如圖所示：

步驟二：使用unzip命令解壓壓縮包：

步驟三：進入安裝包目錄，執(zhí)行安裝命令：

出現(xiàn)如下圖提示表明安裝成功：安裝成功提示05知識儲備Python-SDK安裝方法2Python-SDK1uArm-Python-SDK源碼閱讀3uArm-Python-SDK源碼閱讀04

進入解壓出來的安裝包，查看安裝包源碼的目錄結(jié)構，這里可以在左邊的目錄界面查看目錄結(jié)構，如圖所示:uArm-Python-SDK源碼閱讀04

了解列表核心的uarm代碼目錄樹結(jié)構，如圖所示：uArm-Python-SDK源碼閱讀04

當我們程序報錯，出bug無法運行的時候，我們可以通過閱讀了解每個.py、.txt等文件名來進行相關代碼的修正。uArm-Python-SDK源碼閱讀04

那么我們?nèi)绾伍喿x一段源碼的結(jié)構呢？源碼之所以叫源碼，是因為它不是幾個文件，幾行代碼組成的。源碼都是一個很龐大很復雜的東西。幾百個文件，幾萬行代碼。這樣讓我們第一次拿到源碼后，不知從何下手。所以，我們拿到源碼后，不要著急看，要先找入口，根據(jù)文件功能找入口。例如，閱讀一個SDK的源碼，首先看看文檔里面，第一個調(diào)用SDK的方法。當帶有目的去看源碼，順著一條線去找源碼，這樣才會讓你有明確的方向感。uArm-Python-SDK源碼閱讀04uArm-Python-SDK核心代碼結(jié)構說明：1.uarm/wrapper/swift_api.py：uArm-Python-SDK核心API模塊，主要核心的方法都在這個模塊中2.uarm/tools/threads.py：線程管理模塊3.uarm/tools/list_ports.py：獲取串口端口號的方法集成模塊4.uarm/tools/config.py：機械臂固定的配置文件5.uarm/swift/protocol.py：控制機械臂過程用到的串口命令6.uarm/swift/pump.py：吸泵控制模塊職業(yè)能力目標01任務描述與要求02任務分析與計劃03知識儲備04任務實施05任務檢查與評價06任務小結(jié)07任務拓展08任務三

SDK方式實現(xiàn)機械臂三維空間移動使用uArm-Python-SDK編寫控制機械臂的Python腳本204任務實施uArm-Python-SDK實現(xiàn)控制機械臂原理1

SDK方式實現(xiàn)機械臂三維空間移動任務三通過指令控制機械臂uArm-Python-SDK實現(xiàn)控制機械臂原理：

通過源碼閱讀可以發(fā)現(xiàn)，uArm-Python-SDK是通過串口方式與機械臂進行通信，uArm-Python-SDK將串口指令封裝在【uarm/swift/protocol.py】中，當執(zhí)行API函數(shù)時，則通過向機械臂發(fā)送對應串口指令完成控制機械臂的任務，示意圖如圖所示：

SDK方式實現(xiàn)機械臂三維空間移動任務三uArm-Python-SDK常用函數(shù)使用：常用函數(shù)舉例如下：swift=SwiftAPI()：連接機械臂，初始化機械臂；swift.reset(speed=1000)：機械臂重置，默認速度是1000，可根據(jù)實際需要進行調(diào)整；swift.get_position()：獲取機械臂位置方法，返回的是x,y,z浮點類型值；swift.set_position(x=100,y=100,z=80)：移動機械臂到指定坐標方法；swift.set_pump(on=False)：打開或關閉吸泵方法，默認是Flase吸泵是關閉，需要打開是將on=True即可。05任務實施使用uArm-Python-SDK編寫控制機械臂的Python腳本2uArm-Python-SDK實現(xiàn)控制機械臂原理13SDK編寫機械臂的Python腳本我們要怎樣根據(jù)預覽代碼去編寫機械臂右移、上移等？我們要如何編寫相應代碼去達到我們所需目的，例如通過機械臂左右移動到指定位置？使用uArm-Python-SDK編寫控制機械臂的Python腳本

05通過上面的思考，你是否對本任務要完成的任務有所了解？接下來我們進入使用uArm-Python-SDK編寫控制機械臂的Python腳本的環(huán)節(jié)進行學習吧！使用uArm-Python-SDK編寫控制機械臂的Python腳本05進入學習編寫Python腳本

在本小節(jié)中，我們已經(jīng)了解了如何閱讀uArm-Python-SDK源碼結(jié)構，學習了uArm-Python-SDK核心代碼以及常用函數(shù)。同時還學習了uArm-Python-SDK控制機械臂的原理，那么接下來我們來學習編寫控制機械臂的Python腳本。使用uArm-Python-SDK編寫控制機械臂的Python腳本05

在之前的章節(jié)中，我們曾接觸過裝飾器，通過了解他的定義，API、DLL、導入庫等概念大致知曉了他的使用方法，那么在接下來的小節(jié)中，我們將具體介紹異步裝飾器并使用在SDK編寫控制機械臂的Python腳本中。Python裝飾器:可以讓被裝飾的函數(shù)在不修改代碼的情況下增加額外的功能，裝飾器本質(zhì)上是一個函數(shù)異步:即非阻塞，意味著在執(zhí)行某項任務時候不會阻塞后續(xù)或其他任務的執(zhí)行多線程:在進程基礎上開辟多個執(zhí)行任務的線程使用uArm-Python-SDK編寫控制機械臂的Python腳本05實驗預覽：使用uArm-Python-SDK編寫控制機械臂的Python腳本05#對應封裝代碼importtimefromuarm.wrapper

importSwiftAPIfromthreadingimportThreadswift=SwiftAPI()#調(diào)用API實例化time.sleep(3)swift.reset(speed=1000,z=100)#速度參數(shù)為1000，z軸高度100stop_=

False

def

async_call(fn):

"""異步裝飾器:paramfn:函數(shù):return:"""

def

wrapper(*args,**kwargs):#傳入字典th=Thread(target=fn,args=args,kwargs=kwargs)th.start()

returnwrapper

實驗預覽：使用uArm-Python-SDK編寫控制機械臂的Python腳本05#對應封裝代碼importtimefromuarm.wrapper

importSwiftAPIfromthreadingimportThreadswift=SwiftAPI()#調(diào)用API實例化time.sleep(3)swift.reset(speed=1000,z=100)#速度參數(shù)為1000，z軸高度100stop_=

False

def

async_call(fn):

"""異步裝飾器:paramfn:函數(shù):return:"""

def

wrapper(*args,**kwargs):#傳入字典th=Thread(target=fn,args=args,kwargs=kwargs)th.start()

returnwrapper

@async_calldef

move_left():position=swift.get_position()x=position[0]y=position[1]z=position[2]

whileTrue:y=y-2swift.set_position(x=x,y=y,z=z)#坐標參數(shù)設置time.sleep(0.5)

ifstop_:

break

def

stop_button():

globalstop_stop_=Trueswift.disconnect()

print("停止成功")實驗預覽：使用uArm-Python-SDK編寫控制機械臂的Python腳本05開始（點擊運行，機械臂開始向左移動）：move_left()結(jié)束（點擊運行，機械臂結(jié)束移動）：stop_button()通過閱讀并運行代碼，你是否了解了通過SDK控制機械臂的原理嗎？那你能不能舉一反三，思考如何更改上述代碼，控制機械臂向右、向上、向下移動呢？#請根據(jù)課本所學，編寫相應代碼：實驗預覽：使用uArm-Python-SDK編寫控制機械臂的Python腳本05我們剛剛已經(jīng)通過閱讀代碼并運行向左移動機械臂這一實驗，對SDK控制機械臂有了一定的了解了吧，那么接下來我們來學習如何控制吸泵的開啟與關閉。importtimefromuarm.wrapper

importSwiftAPIswift=SwiftAPI()time.sleep(3)swift.reset(speed=1000)swift.set_pump(on=True)關閉吸泵：swift.reset(speed=1000)swift.set_pump(on=False)time.sleep(2)swift.disconnect()打開吸泵：職業(yè)能力目標01任務描述與要求02任務分析與計劃03知識儲備04任務實施05任務檢查與評價06任務小結(jié)07任務拓展08任務三

SDK方式實現(xiàn)機械臂三維空間移動任務檢查與評價06序號評價內(nèi)容評價標準分值得分1知識運用（20%）掌握相關理論知識，理解本次任務要求，制定詳細計劃，計劃條理清晰，邏輯正確（20分）20分

理解相關理論知識，能根據(jù)本次任務要求、制定合理計劃（15分）了解相關理論知識，有制定計劃（10分）無制定計劃（0分）2專業(yè)技能（40%）完成SDK方式控制機械臂的Python腳本。（40分）40分

完成源碼結(jié)構閱讀學習以及SDK控制機械臂的原理學習。（25分）完成Python-SDK安裝。（10分）沒有完成Python-SDK安裝。（0分）3核心素養(yǎng)（20%）具有良好的自主學習能力、分析解決問題的能力、整個任務過程中有指導他人（20分）20分

具有較好的學習能力和分析解決問題的能力，任務過程中無指導他人（15分）能夠主動學習并收集信息，有請教他人進行解決問題的能力（10分）不主動學習（0分）4課堂紀律（20%）設備無損壞、設備擺放整齊、工位區(qū)域內(nèi)保持整潔、無干擾課堂秩序（20分）20分

設備無損壞、無干擾課堂秩序（15分）無干擾課堂秩序（10分）干擾課堂秩序（0分）總得分1、請參照評價標準完成自評和