铭牌参数

• 57HD5401...：开头的 “57” 代表电机的法兰盘尺寸是 。

• 1.8°：步进角。意思是 STM32 每给一个脉冲，电机就精准转动。电机转一整圈需要 个脉冲。

• 3.0A：额定电流。这非常重要，意味着你选用的驱动器，输出电流必须能达到或超过 3.0A，否则电机没力气，夹持器剪不动东西

驱动器：DM542 或 DM556 数字步进电机驱动器

第一步：连线

AUBO → STM32 → 驱动器 → 步进电机

1. AUBO 机械臂 ──> STM32 控制板（输入信号）

• AUBO Tool DO0 (夹持) ──> 光耦隔离(24V转3.3V) ──> STM32 GPIO (如 PB0)

• AUBO Tool DO1 (剪切) ──> 光耦隔离(24V转3.3V) ──> STM32 GPIO (如 PB1)

• AUBO Tool DO2 (复位) ──> 光耦隔离(24V转3.3V) ──> STM32 GPIO (如 PB2)

• AUBO Tool DO3 (停止) ──> 光耦隔离(24V转3.3V) ──> STM32 GPIO (如 PB3)

• AUBO Tool GND ──> 连到光耦模块的 24V 地

2. STM32 控制板 ──> 步进驱动器（共阴极接法）

最常用的共阴极接法（驱动器的信号负极全部拧在一起接 STM32 的 GND）

3. 驱动器 ──> 57步进电机 & 电源

电机出来的四根线（红、黄、绿、蓝）和供电电源接到驱动器标有 Power/Motor 的端口上:

确定电机的 A/B 相：用万用表测电阻，有阻值的两根线是一组（比如红绿通，它们就是 A+/A-；黄蓝通，它们就是 B+/B-）

第二步：STM32 控制逻辑

对于步进电机来说，它无法直接反馈电流或扭矩

// ==================== 用户需要根据实际硬件修改的部分 ====================

// 步进电机 PUL 脉冲引脚
#define MOTOR_PUL_PORT      GPIOA
#define MOTOR_PUL_PIN       GPIO_PIN_0

// 步进电机 DIR 方向引脚
#define MOTOR_DIR_PORT      GPIOA
#define MOTOR_DIR_PIN       GPIO_PIN_1

// 步进电机 ENA 使能引脚，如果没有接 ENA，可以注释掉 USE_MOTOR_ENA
#define USE_MOTOR_ENA

#ifdef USE_MOTOR_ENA
#define MOTOR_ENA_PORT      GPIOA
#define MOTOR_ENA_PIN       GPIO_PIN_3
#endif

// 方向定义
#define DIR_OPEN            0     // 张开 / 复位方向
#define DIR_CLOSE           1     // 闭合 / 夹持 / 剪切方向

// 驱动器使能电平，需要根据你的驱动器说明书修改
// 有些驱动器 ENA 低电平使能，有些高电平使能
#define MOTOR_ENABLE_LEVEL  GPIO_PIN_SET
#define MOTOR_DISABLE_LEVEL GPIO_PIN_RESET

// ==================== 动作参数 ====================

// 夹持参数
#define CLAMP_STEP_DELAY_US     300     // 夹持速度，数值越大越慢
#define MAX_CLAMP_STEPS         5000    // 最大夹持步数

// 剪切参数
#define CUT_STEP_DELAY_US       400     // 剪切建议低速，保证扭矩
#define CUT_END_STEPS           3000    // 剪切需要的总步数
#define CUT_CURRENT_LIMIT       2.5f    // 剪切电流上限，单位按你的传感器定义

// 复位参数
#define RESET_STEP_DELAY_US     300     // 复位速度
#define MAX_RESET_STEPS         6000    // 复位最大步数，防止限位坏掉一直转

// 通用安全参数
#define FORCE_SENSOR_ERROR      -1.0f   // 假设力传感器异常返回负数，可按实际修改

// ==================== 状态与错误码示例 ====================

typedef enum {
    IDLE = 0,
    CLAMPING,
    CUTTING,
    RESETTING,
    STOPPED,
    ERROR
} SystemState;

typedef enum {
    NO_ERROR = 0,
    EMERGENCY_STOP,
    CLAMP_FORCE_REACHED,
    CLAMP_MAX_STEPS_REACHED,
    CLAMP_SENSOR_ERROR,
    CUT_DONE,
    CUT_OVERLOAD,
    CUT_MAX_STEPS_REACHED,
    RESET_DONE,
    RESET_TIMEOUT
} ErrorCode;

SystemState state = IDLE;
ErrorCode error_flag = NO_ERROR;


// ==================== 底层步进电机驱动函数 ====================

// 电机使能
void motor_enable(void)
{
#ifdef USE_MOTOR_ENA
    HAL_GPIO_WritePin(MOTOR_ENA_PORT, MOTOR_ENA_PIN, MOTOR_ENABLE_LEVEL);
#endif
}

// 电机失能
void motor_disable(void)
{
#ifdef USE_MOTOR_ENA
    HAL_GPIO_WritePin(MOTOR_ENA_PORT, MOTOR_ENA_PIN, MOTOR_DISABLE_LEVEL);
#endif
}

// 停止输出脉冲
void motor_stop(void)
{
    HAL_GPIO_WritePin(MOTOR_PUL_PORT, MOTOR_PUL_PIN, GPIO_PIN_RESET);
}

// 设定方向：0 为张开 OPEN，1 为闭合 CLOSE
void motor_set_dir(uint8_t dir)
{
    if (dir == DIR_OPEN) {
        HAL_GPIO_WritePin(MOTOR_DIR_PORT, MOTOR_DIR_PIN, GPIO_PIN_RESET);
    } else {
        HAL_GPIO_WritePin(MOTOR_DIR_PORT, MOTOR_DIR_PIN, GPIO_PIN_SET);
    }

    // 给方向信号一点建立时间，防止方向刚切换就发脉冲
    delay_us(10);
}

// 让步进电机走 1 步
// 返回 1 表示正常走完一步，返回 0 表示中途检测到停止命令
uint8_t motor_step(uint32_t speed_delay)
{
    if (READ_STOP_CMD()) {
        stop_action();
        return 0;
    }

    HAL_GPIO_WritePin(MOTOR_PUL_PORT, MOTOR_PUL_PIN, GPIO_PIN_SET);
    delay_us(speed_delay);

    HAL_GPIO_WritePin(MOTOR_PUL_PORT, MOTOR_PUL_PIN, GPIO_PIN_RESET);
    delay_us(speed_delay);

    if (READ_STOP_CMD()) {
        stop_action();
        return 0;
    }

    return 1;
}


// ==================== 四个核心动作 ====================

// 1. 夹持动作
// 逻辑：闭合方向运动，直到夹持力达到阈值，或达到最大步数，或收到停止命令
void clamp_action(void)
{
    if (state == STOPPED) {
        return;
    }

    state = CLAMPING;
    error_flag = NO_ERROR;

    motor_enable();
    motor_set_dir(DIR_CLOSE);

    uint32_t steps_taken = 0;

    while (state == CLAMPING)
    {
        if (!motor_step(CLAMP_STEP_DELAY_US)) {
            return;
        }

        steps_taken++;

        float force = read_force_sensor();

        // 传感器异常保护
        if (force <= FORCE_SENSOR_ERROR) {
            motor_stop();
            motor_disable();
            state = ERROR;
            error_flag = CLAMP_SENSOR_ERROR;
            break;
        }

        // 达到夹持力，认为夹持完成
        if (force > FORCE_LIMIT) {
            motor_stop();

            // 这里不要立即 disable，看你的机械结构决定
            // 如果失能后夹爪会松开，就不要 motor_disable()
            // motor_disable();

            state = IDLE;
            error_flag = CLAMP_FORCE_REACHED;
            break;
        }

        // 达到最大步数，防止机构卡死或空夹一直走
        if (steps_taken >= MAX_CLAMP_STEPS) {
            motor_stop();

            // 同样，如果需要保持夹持力，不要失能
            // motor_disable();

            state = IDLE;
            error_flag = CLAMP_MAX_STEPS_REACHED;
            break;
        }

        if (READ_STOP_CMD()) {
            stop_action();
            break;
        }
    }
}


// 2. 剪切动作
// 注意：步进电机不是速度越快越有力，剪切建议低速大扭矩。
// 逻辑：闭合方向走固定步数，同时检测电流/急停/超步数。
void cut_action(void)
{
    if (state == STOPPED) {
        return;
    }

    state = CUTTING;
    error_flag = NO_ERROR;

    motor_enable();
    motor_set_dir(DIR_CLOSE);

    uint32_t steps_taken = 0;

    while (state == CUTTING)
    {
        if (!motor_step(CUT_STEP_DELAY_US)) {
            return;
        }

        steps_taken++;

        // 如果你没有电流检测函数，可以先注释这一段
        float cutter_current = read_motor_current();

        if (cutter_current > CUT_CURRENT_LIMIT) {
            motor_stop();
            motor_disable();

            state = ERROR;
            error_flag = CUT_OVERLOAD;
            break;
        }

        if (steps_taken >= CUT_END_STEPS) {
            motor_stop();

            state = IDLE;
            error_flag = CUT_DONE;

            // 剪完自动复位
            reset_action();
            break;
        }

        if (READ_STOP_CMD()) {
            stop_action();
            break;
        }
    }
}


// 3. 复位动作
// 逻辑：反向打开，直到触发 HOME_SWITCH，或者达到最大复位步数。
void reset_action(void)
{
    if (state == STOPPED) {
        return;
    }

    state = RESETTING;
    error_flag = NO_ERROR;

    motor_enable();
    motor_set_dir(DIR_OPEN);

    uint32_t steps_taken = 0;

    while (state == RESETTING)
    {
        // 如果已经触发零位开关，直接结束
        if (READ_CLAMP_HOME_SWITCH()) {
            motor_stop();
            motor_disable();

            state = IDLE;
            error_flag = RESET_DONE;
            break;
        }

        if (!motor_step(RESET_STEP_DELAY_US)) {
            return;
        }

        steps_taken++;

        // 防止限位开关损坏或接线错误导致无限复位
        if (steps_taken >= MAX_RESET_STEPS) {
            motor_stop();
            motor_disable();

            state = ERROR;
            error_flag = RESET_TIMEOUT;
            break;
        }

        if (READ_STOP_CMD()) {
            stop_action();
            return;
        }
    }
}


// 4. 停止动作
// 逻辑：立即停止脉冲，必要时关闭驱动器使能。
void stop_action(void)
{
    state = STOPPED;
    error_flag = EMERGENCY_STOP;

    // 停止脉冲输出
    motor_stop();

    // 关闭驱动器使能
    // 注意：如果你的夹爪需要保持力，普通停止时不要关闭 ENA；
    // 但急停时建议关闭 ENA 或切断驱动电源。
    motor_disable();
}

第三步：调试上电顺序

为了防止机械剪刀在上电瞬间乱晃打伤人或损坏结构，请务必遵循以下调试顺序：

1. 首次测试脱开机械连杆：先把电机从红色的 3D 打印剪刀座上拆下来（只让电机光轴转），防止代码写错导致连杆疯狂对撞死卡。

2. 测试方向：运行 clamp_action()，观察电机是顺时针转还是逆时针转。如果方向反了，不需要改代码，直接把电机接线里的 A+ 和 A- 对调一下即可。

3. 标定步数与速度：

   • 逐步调整 motor_step(speed_delay) 里的延迟时间。如果电机发出呜呜声但不转，说明速度给太快了（步进电机启动需要高载荷慢速），把延迟加大（如改为 300 或 500）。

   • 手动数一下夹爪从完全张开到闭合，电机一共转了多少圈，乘以每圈的脉冲数，填入代码里的 MAX_CLAMP_STEPS 和 CUT_END_STEPS。

4. 装回连杆联调：确信限位开关（Home Switch）和力传感器能正常触发停止后，再把电机装回红色机构上进行整体测试。