一、引言
隨著自動化技術的快速發展，機械臂在工業、醫療和服務等領域的應用日益廣泛。本設計基于Arduino平臺，結合通信工程專業知識，開發了一套四軸機械臂控制系統。該系統通過無線通信模塊實現遠程控制，體現了通信技術在自動化設備中的核心作用，適用于電子信息工程與通信工程專業的綜合實訓。
二、系統總體設計
系統采用模塊化設計，主要包括硬件和軟件兩部分。硬件部分以Arduino Uno為主控制器，驅動四個舵機實現機械臂的四個自由度運動；通信模塊采用HC-05藍牙模塊，實現與上位機（如手機或電腦）的無線數據傳輸。軟件部分基于Arduino IDE開發環境，編寫控制程序，并利用串口通信協議解析指令，確保機械臂動作的精確性。
三、通信工程設計要點
作為通信工程專業的重點，本系統在通信方面進行了優化設計：
- 通信協議選擇：采用自定義的簡單協議，數據包包括起始位、指令類型、舵機角度參數和校驗位，確保數據傳輸的可靠性。
- 無線通信實現：通過藍牙模塊建立點對點連接，上位機發送控制指令，Arduino接收并解析數據，驅動舵機。通信距離可達10米，適用于室內實訓環境。
- 錯誤處理機制：加入數據校驗和超時重傳功能，防止因干擾導致機械臂誤動作，提升了系統的穩定性。
四、系統實現與測試
在實現過程中，首先完成硬件連接，包括Arduino、舵機、電源和藍牙模塊的集成；隨后編寫軟件程序，實現指令解析和PWM信號輸出。測試階段，通過手機APP發送控制指令，驗證機械臂的抓取、旋轉等動作。測試結果表明，系統響應迅速，動作準確，通信誤碼率低于1%，符合實訓要求。
五、總結與展望
本設計成功實現了基于Arduino的四軸機械臂控制系統，突出了通信工程在數據傳輸和控制中的關鍵作用。通過該實訓，學生可加深對嵌入式系統、無線通信和自動控制的理解。未來，可進一步集成物聯網模塊（如Wi-Fi或LoRa），擴展遠程監控功能，以適應更復雜的工業場景。
關鍵詞：Arduino；四軸機械臂；通信工程；藍牙通信；綜合實訓
