六轴机器人上位机

---

用六轴机械臂，推开机器人世界的大门

一、介绍

开源六轴机器人上位机控制程序 项目的 GUI 采用的是 PySide6 和 QFluentWidgets 组件库 可通过网络、WiFi、蓝牙、串口通讯方式，控制机械臂的六个关节进行复杂灵活的运动

二、技术栈

• vs code - Visual Stdio Code 开源的代码编辑器
• qfluent widget - 在设计师中拖拖拽拽，无需书写 QSS，即可快速构建美观的界面
• PySide6 - python 桌面 GUI 框架

三、环境搭建

接下来，将为您说明如何在您的本地计算机上，启动并运行的机械臂上位机的项目源代码，以用于开发或教学目的。

如果您只需使用打包好的上位机程序，有关如何在您的操作系统上，安装打包好的上位机程序的说明，请参阅更详细的安装手册，上位机的安装包可在 Release 页面找到

3.1 解压代码

打开下载好的项目文件，解压后进入项目的主目录

robot_arm_control 项目结构如下

├─app ---------------------------- // 上位机子页面源码
│ ├─command_page.py -------------- // 示教控制页面【 command_page.ui 生成】
│ ├─connect_page.py -------------- // 连接配置页面【connect_page.ui 生成】
│ ├─teach_page.py ---------------- // 示教控制页面【 teach_page.ui 生成】
│ └─__init__ 
├─assets ------------------------- // 存放静态资源的目录
│ ├─icons ------------------------ // 工具等自定义小图标
│ └─images ----------------------- // 背景等稍大一些的图片文件
├─common ------------------------- // 一些公共的函数或类
│ ├─robot_module.py -------------- // 六轴机器人的建模文件
│ ├─check_tools.py --------------- // 检查机械臂状态的一些装饰器函数
│ ├─settings.py ------------------ // 存放项目的路径配置信息
│ ├─socket_client.py ------------- // 机械臂的连接函数
│ ├─work_threads.py -------------- // 上位机的核心工作线程
│ └─__init__.py 
├─componets ---------------------- // 自定义组件
│ ├─table_view_control.py -------- // 示教页面的表格内容控制器
│ └─__init__.py 
├─config ------------------------- // 存放机械臂的连接信息
│ ├─robot_dh_parameters.yaml ----- // 六轴机器人 DH 参数
│ └─robot_mdh_parameters.yaml ---- // 六轴机器人 MDH 参数
├─docs --------------------------- // 上位机的文档
├─logs --------------------------- // 上位机的运行日志
├─main.py ------------------------ // 上位机主程序文件
├─README.md ---------------------- // 项目简要说明文档
├─requirements.txt --------------- // 运行上位机需要的第三方模块
├─tests -------------------------- // 测试代码存放目录
└─ui ----------------------------- // 上位机界面文件，用 Qt Designer 编辑
  ├─command_page.ui -------------- // 命令控制页面
  ├─connect_page.ui -------------- // 连接配置页面
  └─teach_page.ui ---------------- // 示教控制页面

3.2 安装依赖

为了避免与您当前操作系统中，已经存在的 python 模块冲突，建议使用虚拟环境，确保程序能够正常运行！否则造成的意外情况，后果自负！

新建 python 虚拟环境，python 版本需要 >= 3.8

# 进入到项目的根目录中
cd robot_arm_control

# 激活虚拟环境
python -m venv venv
# win
venv\Scripts\activate.bat
# unix 类系统
source venv/bin/acvitate
# 安装项目依赖
python -m pip install -i https://pypi.tuna.tsinghua.edu.cn/simple --upgrade pip
pip install -r requirements.txt -i https://pypi.tuna.tsinghua.edu.cn/simple

3.3 运行

完成环境的部署，接下来可以运行上位机的主程序

python main.py

命令行终端日志提示

上位机主界面

四、程序设计

4.1 上位机软件设计

主程序的 UML 如下图所示

上位机的主窗口类 RobotArmControlWindow，由连接控制页面类 ConnectPage、示教控制页面类TeachPage、命令控制页面类CommandPage 组成

同时，三个子页面类，依赖于通讯类 ClientSocket 完成主要的与机械臂通讯的功能

---
title: OpenR6 GUI UML
---

classDiagram 
	class RobotArmControlWindow
	
	class ConnectPage
		RobotArmControlWindow *-- ConnectPage
		ConnectPage --> ClientSocket
		
	class TeachPage
		RobotArmControlWindow *-- TeachPage
		TeachPage --> ClientSocket
		
	class CommandPage
		RobotArmControlWindow *-- CommandPage	
		CommandPage --> ClientSocket
		
	class ClientSocket
		

Loading

五、开始使用

关于上位机的连接配置、以及详细操作说明请参阅：《六轴机器人用户手册》

六、机械臂参数说明

下面是关于机械臂的一些电气物理参数介绍

6.1 参数规格

轴数	6+1
有效负载	1000 g
重复定位精度	0.1 mm
通信接口	有线 / WIFI / Bluetooth / RS485 / Type-C
电源电压	100 V- 240 V, 50/60 HZ
电源输入	12 V / 5A DC
功率	60W Max
工作环境	-10℃ - 80℃

6.2 轴运动参数

轴	工作范围	最大速度（500 g负载）
轴 1	-136°to + 136°	45°/ s
轴 2	-85°to + 97°	45°/ s
轴 3	-91° to + 47°	45°/ s
轴 4	-141°to + 182°	45°/ s
轴 5	-220° to + 30°	27°/ s
轴 6	-360­° to + 360°	45°/ s

七、物理特性

净重（机械臂）	4.8 KG
底座尺寸（长x宽x高）	170mm x 135mm x 8mm
材料	铝合金 高韧性树脂
控制器	STM 32
机器人安装	桌面

7.1 MDH 参数

关节	alpha	a	d	theta
1	0	0	153.50	0
2	-pi / 2	24	0	-pi / 2
3	0	160.72	0	0
4	-pi / 2	0	223	0
5	pi / 2	0	0	pi/2
6	pi / 2	0	-108.79	0

7.2 DH 参数

关节	alpha	a	d	theta
1	-pi/2	24	153.50	0
2	0	160.72	0	-pi / 2
3	-pi/2	0	0	0
4	pi / 2	0	223	0
5	pi / 2	0	0	pi/2
6	0	0	-108.79	0

7.3 机械臂电机方向与角度范围

先将屏幕面向操作者，将机械臂回零，再确定电机的角度正负值，以及对应的控制方向

需要与正逆解模型的角度方向一致

电机编号	方向	负值（度）	正值(度)	方向	备注
1	顺时针	-136	+136	逆时针	俯视
2	顺时针	-85	+97	逆时针	左视
3	顺时针	-91	+47	逆时针	左视
4	逆时针	-141	+182	顺时针	正视
5	顺时针	-220	+30	逆时针	左视
6	顺时针	-360	+360	逆时针	俯视