一、引言
随着自动化技术的快速发展，机械臂在工业、医疗和服务等领域的应用日益广泛。本设计基于Arduino平台，结合通信工程专业知识，开发了一套四轴机械臂控制系统。该系统通过无线通信模块实现远程控制，体现了通信技术在自动化设备中的核心作用，适用于电子信息工程与通信工程专业的综合实训。
二、系统总体设计
系统采用模块化设计，主要包括硬件和软件两部分。硬件部分以Arduino Uno为主控制器，驱动四个舵机实现机械臂的四个自由度运动；通信模块采用HC-05蓝牙模块，实现与上位机（如手机或电脑）的无线数据传输。软件部分基于Arduino IDE开发环境，编写控制程序，并利用串口通信协议解析指令，确保机械臂动作的精确性。
三、通信工程设计要点
作为通信工程专业的重点，本系统在通信方面进行了优化设计：
- 通信协议选择：采用自定义的简单协议，数据包包括起始位、指令类型、舵机角度参数和校验位，确保数据传输的可靠性。
- 无线通信实现：通过蓝牙模块建立点对点连接，上位机发送控制指令，Arduino接收并解析数据，驱动舵机。通信距离可达10米，适用于室内实训环境。
- 错误处理机制：加入数据校验和超时重传功能，防止因干扰导致机械臂误动作，提升了系统的稳定性。
四、系统实现与测试
在实现过程中，首先完成硬件连接，包括Arduino、舵机、电源和蓝牙模块的集成；随后编写软件程序，实现指令解析和PWM信号输出。测试阶段，通过手机APP发送控制指令，验证机械臂的抓取、旋转等动作。测试结果表明，系统响应迅速，动作准确，通信误码率低于1%，符合实训要求。
五、总结与展望
本设计成功实现了基于Arduino的四轴机械臂控制系统，突出了通信工程在数据传输和控制中的关键作用。通过该实训，学生可加深对嵌入式系统、无线通信和自动控制的理解。未来，可进一步集成物联网模块（如Wi-Fi或LoRa），扩展远程监控功能，以适应更复杂的工业场景。
关键词：Arduino；四轴机械臂；通信工程；蓝牙通信；综合实训
