本文關鍵詞：基于LabVIEW的帶有力反饋的掰手腕機器人控制系統(tǒng)設計　出處：《安徽工程大學》2017年碩士論文　論文類型：學位論文

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【摘要】：掰手腕機器人在人們的日常生活中可應用于多個方面,如醫(yī)療康復、娛樂、教育科普等,實用價值較高,社會意義較大。近些年來掰手腕機器人在機器人領域受到了廣泛關注,一些高校、科研單位開始對其進行研究。它模仿了人類的上肢結構與發(fā)力狀態(tài),可以與人類進行掰手腕比賽。掰手腕機器人的研究需要諸多學科知識作為知識儲備,從生物力學到機械設計,從硬件系統(tǒng)到軟件控制系統(tǒng),從微電子到人機交互等,涉及范圍非常廣泛。而LabVIEW由于其強大的功能以及開發(fā)的便利性,在現(xiàn)今的自動化行業(yè)中廣為應用。本文首先介紹了掰手腕機器人在國內外的發(fā)展現(xiàn)狀,在此基礎上從硬件設備、傳感器標定處理、數(shù)字信號處理、控制算法以及上位機設計這幾個方面對掰手腕機器人的控制系統(tǒng)進行了詳細的闡述。人在給機械臂一個力時,傳感器開始捕獲力信號,數(shù)據(jù)采集卡采集傳感器上的模擬信號并將其轉化為數(shù)字信號傳送至上位機,上位機控制系統(tǒng)根據(jù)此信息結合控制算法,確定相應的電機轉向與轉速,進而將相應的指令通過串口發(fā)送給電機驅動器,通過電機轉動來帶動機械臂運轉將力反饋給人,這樣就形成了一套力反饋系統(tǒng)。在比賽過程中,人可以感受到機械臂實時調節(jié)的力,使得比賽更具有臨場真實感,實現(xiàn)了實時在線的人機交互。本文主要研究內容從以下幾個方面來介紹:簡要的介紹了控制系統(tǒng)、電機驅動硬件信息以及數(shù)據(jù)采集模塊的信息;完成了傳感器的標定工作,并介紹了標定的步驟和方法;為了提高標定的準確度,使用了卡爾曼濾波結合加權平均濾波的方式對標定信號進行了去噪處理;根據(jù)不同溫度條件下傳感器的工作狀態(tài)產(chǎn)生的變化,完成了傳感器的溫度補償工作。使用LabVIEW進行了掰手腕機器人上位機控制系統(tǒng)設計。通過RS-232串口通訊與電機驅動器相連接,接收實時的力反饋數(shù)據(jù),并根據(jù)設定好的控制算法計算得出的結果,發(fā)送相應指令,使得掰手腕機器人根據(jù)指令運作,實現(xiàn)了力反饋。該上位機還負責比賽結果以及比賽的數(shù)據(jù)顯示、數(shù)據(jù)存儲等功能,實現(xiàn)了人機交互。最終,通過對上述工作內容的研究,完成了使用LabVIEW設計的掰手腕機器人上位機控制系統(tǒng)的工作,并根據(jù)實際操作驗證了該控制系統(tǒng)的可行性與有效性。
[Abstract]:This paper introduces the development situation of wrist - wrestling robot in the field of robot . In order to improve the accuracy of the robot , the sensor starts to capture the force signal , the data acquisition card collects the analog signal on the sensor and converts it into digital signal . The operation of the control system of the arm - wrestling robot upper computer using LabVIEW is completed , and the feasibility and effectiveness of the control system are verified according to the actual operation .

【學位授予單位】：安徽工程大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TP242

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本文編號：1371842