自機(jī)器人誕生以來(lái)發(fā)展至今已取得了輝煌的成就。其在各個(gè)領(lǐng)域都有著廣泛的應(yīng)用,不僅解放了人們的雙手,而且大大提高了生產(chǎn)效率,同時(shí)在某些特殊情況下能夠代替人進(jìn)入到危險(xiǎn)的工作環(huán)境中作業(yè),保障作業(yè)人員的生命安全。但在許多復(fù)雜的環(huán)境下,從事復(fù)雜作業(yè)的機(jī)器人無(wú)法自主的完成任務(wù)只能以手動(dòng)操作的方式操控機(jī)器人工作,操作人員對(duì)機(jī)器人的控制直接決定了作業(yè)的完成時(shí)間和效果。機(jī)械臂作為機(jī)器人的典型代表,本課題旨在設(shè)計(jì)一種可穿戴式的機(jī)械臂控制交互系統(tǒng),提高機(jī)械臂在各種復(fù)雜環(huán)境下的可用性和工作效率。本文設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了基于關(guān)節(jié)角度檢測(cè)的機(jī)械臂控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)通過(guò)可穿戴的角度位移傳感器檢測(cè)人體手臂各個(gè)關(guān)節(jié)的角度,進(jìn)而控制機(jī)械臂的關(guān)節(jié)角度。通過(guò)人體的自然肢體動(dòng)作對(duì)機(jī)械臂進(jìn)行精準(zhǔn)控制,不僅解放了操作人員的雙手,而且減小了環(huán)境因素對(duì)控制效果的影響。該機(jī)械臂控制系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)由關(guān)節(jié)角度檢測(cè)與數(shù)據(jù)處理、控制器、舵機(jī)（機(jī)械臂實(shí)體）控制和上位機(jī)人機(jī)交互模塊組成。該系統(tǒng)通過(guò)角度位移傳感器將人體手臂關(guān)節(jié)角度信息轉(zhuǎn)換為模擬電壓,再經(jīng)過(guò)卡爾曼濾波處理后作為控制器的輸入信號(hào)。基于STM32的增量式PID控制器根據(jù)輸入信號(hào)和機(jī)械臂的角度反饋信號(hào)計(jì)算... 

【文章頁(yè)數(shù)】：60 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 課題研究背景和意義
    1.2 國(guó)內(nèi)外的研究現(xiàn)狀
    1.3 本論文的研究?jī)?nèi)容及安排
第2章 系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)與硬件選型
    2.1 系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)
    2.2 系統(tǒng)硬件選型
        2.2.1 PC機(jī)
        2.2.2 主控制器
        2.2.3 傳感器
        2.2.4 機(jī)械臂實(shí)體
    2.3 本章小結(jié)
第3章 機(jī)械臂的運(yùn)動(dòng)學(xué)分析與仿真
    3.1 機(jī)械臂的運(yùn)動(dòng)學(xué)分析
        3.1.1 位姿描述
        3.1.2 齊次變換矩陣
        3.1.3 機(jī)械臂運(yùn)動(dòng)學(xué)分析
        3.1.4 機(jī)械臂逆運(yùn)動(dòng)學(xué)分析
    3.2 機(jī)械臂的運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真
        3.2.1 機(jī)械臂模型建立
        3.2.2 機(jī)械臂運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真
        3.2.3 機(jī)械臂逆運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真
        3.2.4 機(jī)械臂的關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)軌跡
    3.4 本章小結(jié)
第4章 主控制器與上位機(jī)的設(shè)計(jì)
    4.1 主控制器的設(shè)計(jì)
    4.2 關(guān)節(jié)角度檢測(cè)與數(shù)據(jù)處理
        4.2.1 關(guān)節(jié)角度獲取
        4.2.2 卡爾曼濾波
        4.2.3 基于STM32的卡爾曼濾波器設(shè)計(jì)
        4.2.4 卡爾曼濾波器的參數(shù)設(shè)定
    4.3 PID控制器設(shè)計(jì)
        4.3.1 PID控制原理
        4.3.2 增量式PID控制
        4.3.3 基于STM32的增量式PID控制器設(shè)計(jì)
        4.3.4 PID控制器的參數(shù)整定
    4.4 舵機(jī)的控制
        4.4.1 舵機(jī)的原理
        4.4.2 舵機(jī)的控制
    4.5 上位機(jī)的設(shè)計(jì)
    4.6 本章小結(jié)
第5章 測(cè)試與驗(yàn)證
    5.1 實(shí)驗(yàn)測(cè)試
        5.1.1 關(guān)節(jié)角度檢測(cè)精度測(cè)試
        5.1.2 卡爾曼濾波效果測(cè)試
        5.1.3 增量式PID控制器輸出響應(yīng)測(cè)試
    5.2 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證
    5.3 本章小結(jié)
第6章 總結(jié)與展望
    6.1 全文工作總結(jié)
    6.2 后續(xù)工作展望
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士學(xué)位期間獲得的科研成果
致謝


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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碩士論文
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本文編號(hào)：3730229