增材制造技术，也就是所谓的3D打印技术。它采用的是一种令成形材料逐层叠加的方法来制造既有物品或设计实体。这种方法的优点在于能够相对普通制造方式更快以及更自由地制造三维结构,被广泛应用于新产品开发、非标准件小批量制造。随着网络技术发展、微机生产工艺进步、CAD/CAM等技术的逐臻完善,3D打印技术各项优势渐渐被放大, 近年来成为各国研究的热点。我国3D打印机市场虽日渐繁荣，但完全自主研发并进行量产的３Ｄ打印机品牌几乎没有，且在速度、精度和尺寸等方面还未能令人满意。作为一个开源电子原型平台，Arduino由于其编写简单，灵活易携等特点，正逐步成为3D打印机的主流开发环境。以Arduino为开发环境,对3D打印机进行控制系统设计与开发，充分发挥二者优势能使整套系统的设计更加简洁，并达到一定的精度、速度及尺寸要求。

同时，搜索文献对3D打印概况进行了解。西安交通大学卢秉恒等^[1]在《增材制造(3D打印)技术发展》一文中分析了国内外技术发展现状与研究趋势并指出3D打印技术新市场新产品的特点。西安交通大学材料科学与工程学院余冬梅等^[2]在《3D打印材料》一文中通过典型实例阐述了金属（黑色金属、有色金属和稀贵金属）、聚合物、陶瓷和复合材料在3D打印材料中的应用，以及对3D打印材料的研发进展作了进一步介绍。兰州理工大学机电工程学院伏欣^[3]在其《国内增材制造（3D打印）技术发展现状与研究趋势》一文中分析了国内增材制造行业目前面临的问题，探讨了国内增材制造的研究趋势并指出集成化的重要性。上海航天设备制造总厂袁茂强等^[4]在《增材制造技术的应用及其发展》一文中总结了3D打印技术各类关键技术所面临的问题，并讨论了其未来发展趋势。再在Arduino开发方面搜索相关文献了解后。DanielFrank等^[5]对三维打印系统中因果关系的研究及实验模型最佳打印参数对不同印刷作业的适用性进行了研究。Sudhir Rao Rupanagudi等^[6]设计了一种基于图像处理的自动控制切割的新3D打印机。Anand Nayyar 等^[7]对对Arduino平台的三种开发板的功能异同之处进行了研究，并且对各个开发板的主要功能都做了介绍。Jiri Ctibor 等^[8]设计了一种用于动态步进控制的基于Arduino平台的低成本3D打印机新的步进驱动器。Michael McRoberts^[9]在《Arduino从基础到实践》一书中对Arduino平台的软硬件作了系统性的介绍，对于自动化控制有多反面的帮助。黄文恺等^[10]在《Arduino开发实战指南·机器人卷》一书中对Arduino平台各种传感器，机械控制及信息处理等功能的实现做了介绍。大连海洋大学信息工程学院李响等^[11]在《基于Arduino开发模块的3D打印机驱动装置研制》一文中基于Arduino开发环境设计了打印机硬件驱动装置,提出了3D打印机驱动装置设计方案，使得系统误差已达到可以满足打印需求的毫米级。西京学院机械工程学院邱海飞等^[12]在《基于Arduino的开源3D打印平台系统设计与开发》一文中基于Arduino开发环境探索并明确了开源3D打印平台的一体化开发流程和实现方法,为开源3D打印技术的应用、创新及推广提供了重要支持。北方民族大学电气与信息工程学院王淼军等^[13]在《基于Arduino的3D打印机热床自平衡调节设计》一文中基于Arduino开发环境设计了一种自动平衡调节的方法，解决了3D打印机热床人工手动调节步骤繁琐及精度低的问题并从软件层面解决了步进电机的抖动问题。茂名职业技术学院机电信息系陆叶^[14]在《基于3D打印和Arduino的单臂轮式机器人的设计》一文中为解决智能移动机器人研发时间长,生产效率低等问题,介绍了一种基于3D打印和Arduino的单臂轮式机器人的设计方案。天津工业大学王晓亮^[15]在《SCARA手臂式3D打印机的设计与实现》一文中针对目前的3D打印机大多采用龙门式框架结构,设备体积较大,不方便携带等缺点设计了一种SCARA手臂式3D打印机。

综合上述文献所述，设计一个基于Arduino开发环境机械臂3D打印机控制系统既符合目前3D打印市场发展趋势，同时也是一个集成化可行之举，有利于开拓我国制造生产业的市场。因此，本文在引用上述文献的基础上，掌握其核心思想方法利用Arduino开发环境及目前开源3D打印机系统成果对基于Arduino的机械臂3D打印机控制系统进行设计与实现 。

2. 研究的基本内容与方案

2.1基本内容

1）Arduino应用开发方法分析；

（1）了解Arduino的基本原理；

（2）了解Arduino开源平台的特点及用于3D打印控制的开发优势；

（3）掌握Arduino硬件（各种型号的Arduino板）应用和软件（Arduino IDE)编写；

2）机械臂3D打印机控制系统的硬件设计