階段四：C# 程式

學習 C# 程式語言與 Visual Studio IDE 軟體。

硬體

準備以下硬體：

1. 通訊轉換器
2. 馬達
3. 電源轉接板
4. 12V 電源供應器
5. 2 條 3Pin 線。

▲ 由左至右分別為：12V 電源供應器、AX-12(A) 馬達、通訊轉換器、電源轉接板及 2 條 3Pin 線

將它們如下圖連接。

▲ 連接方式

確認通訊轉換器的模式，「AX / MX」系列使用「TTL」模式；「DX / RX / EX / MX」系列使用「RS-485」模式。

本例使用「AX-12(A)」馬達，因此為「TTL」模式，如果選擇錯誤則會導致後續失敗。

確認連接正確，接上電腦並確認 COM Port 後，開啟「RoboPlus」並於上方選擇「Expert」模式並點選「Dynamixel Wizard」。

▲ Dynamixel Wizard 的介面

選擇 COM Port 並點選「Start searching」尋找馬達，若成功連接即可獲取其 ID 與鮑率。

▲ 馬達的 ID 與鮑率

軟體

使用 Visual Studio IDE 來編寫 C# 程式。

Visual Studio 安裝免費的 Community 版就好。

指令封包

透過 ROBOTIS Protocol 1 封包協定達成馬達控制。

此封包必須包含以下幾項（皆為 Byte 型態）：

1. 兩個標頭（0xFF）
2. 馬達 ID
3. 封包長度（參數數量 +3）
4. 封包指令（指令表）
5. 指令數據起始位置（AX-12A）
6. 參數
7. 校驗碼（算法）

透過第5點指令位址來判斷指令有幾位元。Goal Position 與 Moving Speed 皆為 2 Byte。

C# 指令封包範例

開啟 Visual Stduio，新增「Windows Forms App (.NET Framework)」 C# 專案。在「Form1.cs [Design]」視窗中於側邊的「ToolBox」中將「Serial Port」拖拉到畫面中，並在「Peoperties」中修改「PortName」為正確的 COM Port。

▲ 新增 Serial Port

發送封包範例

private void ControlAX12(int id, int position, int speed)
{
    // 建立資料封包。
    // 官方說明：https://emanual.robotis.com/docs/en/dxl/protocol1/#instruction-packet
    byte[] dataPackage = new byte[11];
    dataPackage[0] = 0xFF;     // 標頭1 (Header1)，固定為0xFF。
    dataPackage[1] = 0xFF;     // 標頭2 (Header2)，固定為0xFF。
    dataPackage[2] = (byte)id; // 封包傳送的ID (Packet ID)。
    dataPackage[3] = (byte)7;  // 長度 (Length)，其數值為參數位元組數量+3。
    dataPackage[4] = 0x03;     // 指令 (Instruction)，0x03為"Write"指令。
    dataPackage[5] = (byte)30; // 起始地址 (Starting address)。地址"30"對應的是"Goal Position"。
    dataPackage[6] = (byte)(position & 0xFF); // "Goal Position"參數位元組1 (低8位元)。
    dataPackage[7] = (byte)(position >> 8);   // "Goal Position"參數位元組2 (高8位元)。
    dataPackage[8] = (byte)(speed & 0xFF);    // "Moving Speed"參數位元組1 (低8位元)。
    dataPackage[9] = (byte)(speed >> 8);      // "Moving Speed"參數位元組2 (高8位元)。

    // 計算校驗和 (Checksum)。
    byte a = 0;
    for (int i = 2; i < 10; i++)
    {
        a += dataPackage[i];
    }
    dataPackage[10] = (byte)(0xFF - a);

    try
    {
        serialPort.Write(dataPackage, 0, dataPackage.Length); // 傳送。
        Thread.Sleep(1); // Delay 1 ms.
    }
    catch (Exception ex)
    {
        MessageBox.Show($"傳送封包時出錯。\r\n{ex.Message}",
                        "Error",
                        MessageBoxButtons.OK,
                        MessageBoxIcon.Error);
    }
}

完成封包後，透過 Serial Port 做傳輸。

AX-12 馬達控制範例程式

到實驗室的 GitHub 下載 AX-12 馬達控制程式。連結：nfu-irs-lab/AX12_motor_controller

從 GitHub 上下載此程式碼專案，可以用以下任一種方式：

• 在「Releases」頁面，並在最新版本（Latest）的發佈文章下點擊「Source Code (zip)」，下載最新的發佈版本程式。（推薦）
• 在主頁面上點擊「Code」，再點擊「Download ZIP」下載程式碼。
• 使用 Git Clone。

▲ 在 GitHub 上下載 AX-12 控制程式

使用 Visual Studio 來開啟「AX12_motor_controller.sln」檔案，就可以開啟範例程式專案。

驗收-4：以 C# 控制機械手臂

使用 C# 撰寫一個視窗程式，自行設計其圖形介面，並可以用來控制「驗收-2」所設計的機械手臂。

要求動作為，以圖形介面操控機械手臂及其夾爪，從「位置-A」夾取目標物（如空寶特瓶），並將其放到「位置-B」。位置 A 與 B 視情況由學長指定。

整理與收拾

當所有驗收都完成後，請將組裝的機械手臂拆解，將螺絲、馬達、電線等零件和工具物歸原處，打掃工作環境並整理乾淨。

全部都完成後告知學長並確認後，才算是正式結束新進人員訓練。