本文關(guān)鍵詞：基于FPGA的5自由度工業(yè)機(jī)械臂控制系統(tǒng)研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

《大連理工大學(xué)》 2013年

基于Kinect的遠(yuǎn)程機(jī)械臂體感控制系統(tǒng)研究

裴巖明  

【摘要】：機(jī)器人技術(shù)是工業(yè)進(jìn)步的標(biāo)志,在某些危險(xiǎn)的工作環(huán)境中,它們有著不可替代的作用。Microsoft Kinect傳感器問世后,體感機(jī)器人成了當(dāng)今的一個(gè)研究熱點(diǎn),它有著巨大的潛在價(jià)值。 本文設(shè)計(jì)了一個(gè)由FPGA控制的遠(yuǎn)程機(jī)械臂監(jiān)控系統(tǒng),可以通過體感方式完成機(jī)械臂控制。機(jī)械臂本體采用六自由度串聯(lián)型機(jī)械臂,利用MATLAB Robotics Toolbox建立了它的模型,并完成了機(jī)械臂的正運(yùn)動(dòng)學(xué)、逆運(yùn)動(dòng)學(xué)和軌跡規(guī)劃求解。 本文采用Altera公司的EP2C8Q208型FPGA作為下位機(jī)主控芯片,編寫了Verilog HDL程序包括PWM方式舵機(jī)控制程序、串行通信發(fā)送和接收程序、解析上位機(jī)發(fā)送給FPGA的控制命令程序、加速度傳感器與FPGA的I2C通信程序、角陀螺儀與FPGA之間的AD轉(zhuǎn)換程序等。上位機(jī)由Lab VIEW編程,計(jì)算主要關(guān)節(jié)的夾角和腰部轉(zhuǎn)動(dòng)角度,實(shí)時(shí)顯示三維模擬機(jī)械臂的運(yùn)動(dòng)狀態(tài),采用三種方式控制機(jī)械臂運(yùn)動(dòng)：上位機(jī)直接選擇控制舵機(jī)的編號(hào)、方向和角度對(duì)機(jī)械臂進(jìn)行運(yùn)動(dòng)控制；MATLAB與Lab VIEW混合編程,輸入目標(biāo)點(diǎn)的三維坐標(biāo),由MATLAB編寫的機(jī)械臂運(yùn)動(dòng)學(xué)反解程序進(jìn)行舵機(jī)轉(zhuǎn)角的自動(dòng)計(jì)算和控制；基于Kinect傳感器,用C#編寫了基于空間向量法計(jì)算人體雙臂關(guān)節(jié)角的程序,實(shí)現(xiàn)雙臂體感控制機(jī)械臂,其中,左臂負(fù)責(zé)機(jī)械臂肩關(guān)節(jié)、肘關(guān)節(jié)、腕關(guān)節(jié)俯仰的控制,右臂負(fù)責(zé)腰部、腕關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)和手指的控制。Lab VIEW程序生成.exe可執(zhí)行文件,可移植性高。 在上位機(jī)中,對(duì)雙臂各個(gè)關(guān)節(jié)夾角進(jìn)行濾波,提出帶限幅的加權(quán)滑動(dòng)平均濾波算法,并與滑動(dòng)平均濾波算法、加權(quán)滑動(dòng)平均濾波算法進(jìn)行了對(duì)比分析。 經(jīng)調(diào)試,FPGA接收和發(fā)送指令無沖突,機(jī)械臂的運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)且位置準(zhǔn)確,Kinect傳感器檢測(cè)人體骨骼關(guān)節(jié)角正確,LabVIEW可以實(shí)時(shí)讀取C#生成在文本文件(txt格式)中關(guān)節(jié)角的數(shù)據(jù)并進(jìn)行濾波,能濾除異常數(shù)據(jù)使得曲線平滑,時(shí)滯性小,機(jī)械臂可夾取形狀規(guī)則的物體。

【關(guān)鍵詞】：
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號(hào)】：TP242
【目錄】：

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【參考文獻(xiàn)】

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10 何廣平,楊澤勇,范春輝,陸震;欠驅(qū)動(dòng)冗余度機(jī)械臂的動(dòng)態(tài)自重構(gòu)[J];機(jī)械工程學(xué)報(bào);2005年04期

中國(guó)重要會(huì)議論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 陳瑞燕;梁輝;馮永;;用于深水水下設(shè)備下放安裝的多功能機(jī)械臂[A];第十三屆中國(guó)科協(xié)年會(huì)第13分會(huì)場(chǎng)-海洋工程裝備發(fā)展論壇論文集[C];2011年

2 陳建業(yè);劉士榮;史先鵬;;一類帶不確定性機(jī)械臂的動(dòng)態(tài)面控制方法[A];第二十九屆中國(guó)控制會(huì)議論文集[C];2010年

3 劉鋮;田強(qiáng);胡海巖;;衛(wèi)星本體-柔性抓取機(jī)械臂-柔性太陽翼耦合系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)與控制研究[A];第七屆全國(guó)多體系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)暨第二屆全國(guó)航天動(dòng)力學(xué)與控制學(xué)術(shù)會(huì)議會(huì)議論文集[C];2011年

4 趙鵬飛;胡立坤;;全局快速終端滑�？刂圃诹杂啥葯C(jī)械臂軌跡跟蹤中的應(yīng)用[A];中南六�。▍^(qū)）自動(dòng)化學(xué)會(huì)第二十九屆學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2011年

5 黃志雄;何清華;鄒湘伏;柳波;;一種求取運(yùn)動(dòng)學(xué)逆解的新算法[A];中國(guó)工程機(jī)械學(xué)會(huì)2003年年會(huì)論文集[C];2003年

6 叢爽;周海燕;;基于Internet-PC的機(jī)械臂網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)的解決方案[A];第13屆中國(guó)系統(tǒng)仿真技術(shù)及其應(yīng)用學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2011年

7 田軍霞;趙京;張凱亮;;冗余度機(jī)器人鎖定故障關(guān)節(jié)后容錯(cuò)空間的變化研究[A];人才、創(chuàng)新與老工業(yè)基地的振興——2004年中國(guó)機(jī)械工程學(xué)會(huì)年會(huì)論文集[C];2004年

8 張令波;孫富春;孫增圻;;基于云模型的柔性機(jī)械臂軌跡跟蹤與振動(dòng)抑制控制[A];2005年中國(guó)智能自動(dòng)化會(huì)議論文集[C];2005年

9 劉達(dá);王田苗;張浩;;一種用于輔助外科手術(shù)的機(jī)械臂設(shè)計(jì)[A];第十二屆全國(guó)機(jī)構(gòu)學(xué)學(xué)術(shù)研討會(huì)論文集[C];2000年

10 柴瑩;申曉留;王秀全;;六自由度關(guān)節(jié)式機(jī)械臂路徑規(guī)劃[A];'2008系統(tǒng)仿真技術(shù)及其應(yīng)用學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2008年

中國(guó)重要報(bào)紙全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 張大偉　陳宏宇;[N];中國(guó)航天報(bào);2011年

2 記者 賈婧;[N];科技日?qǐng)?bào);2011年

3 記者何德功;[N];人民日?qǐng)?bào);2003年

4 陳盈;[N];中國(guó)國(guó)防報(bào);2009年

5 翟軍;[N];北京日?qǐng)?bào);2000年

6 ;[N];新華每日電訊;2008年

7 夏飛平　趙俊和;[N];中國(guó)國(guó)門時(shí)報(bào);2008年

8 葛秋芳;[N];新華每日電訊;2008年

9 張孟軍;[N];科技日?qǐng)?bào);2005年

10 本報(bào)記者 李金金;[N];北京科技報(bào);2010年

中國(guó)博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 熊根良;具有柔性關(guān)節(jié)的輕型機(jī)械臂控制系統(tǒng)研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2010年

2 熊根良;具有柔性關(guān)節(jié)的輕型機(jī)械臂控制系統(tǒng)研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2010年

3 張鵬;機(jī)械臂協(xié)調(diào)操作柔性負(fù)載系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)與控制[D];吉林大學(xué);2010年

4 唐志國(guó);機(jī)械臂操作柔性負(fù)載系統(tǒng)分布參數(shù)建模與控制方法研究[D];吉林大學(xué);2011年

5 劉姝陽;基于分布參數(shù)模型機(jī)械臂操作柔性負(fù)載系統(tǒng)控制方法研究[D];吉林大學(xué);2013年

6 贠今天;未確知環(huán)境下剛-柔機(jī)械臂主動(dòng)柔順控制理論與實(shí)驗(yàn)研究[D];天津大學(xué);2003年

7 焦建民;空間機(jī)器人故障檢測(cè)、診斷與系統(tǒng)重構(gòu)[D];西北工業(yè)大學(xué);2004年

8 黎田;柔性關(guān)節(jié)機(jī)械臂及其運(yùn)動(dòng)學(xué)標(biāo)定和振動(dòng)抑制的研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2012年

9 史先鵬;模塊化移動(dòng)機(jī)械臂運(yùn)動(dòng)規(guī)劃與控制[D];華東理工大學(xué);2010年

10 崔博文;噪聲測(cè)量用機(jī)械臂的結(jié)構(gòu)及控制[D];合肥工業(yè)大學(xué);2006年

中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 裴巖明;基于Kinect的遠(yuǎn)程機(jī)械臂體感控制系統(tǒng)研究[D];大連理工大學(xué);2013年

2 張亦樸;基于模糊控制的多功能抽液裝置的研制[D];華北電力大學(xué)（河北）;2004年

3 趙勝求;基于視覺的PUMA560機(jī)械臂控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2010年

4 韓曉霞;基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的剛性機(jī)械臂控制研究[D];太原理工大學(xué);2005年

5 馮蘭勝;基于機(jī)械臂的遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)研究[D];西安電子科技大學(xué);2005年

6 王宏源;機(jī)械臂關(guān)節(jié)用永磁無刷直流電動(dòng)機(jī)的研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2006年

7 翟曉軍;基于超聲波電機(jī)的二自由度機(jī)械臂驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)的研究[D];東南大學(xué);2005年

8 陳慧;基于超聲波電機(jī)的二自由度機(jī)械臂驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)的研究[D];東南大學(xué);2006年

9 劉海;蒸汽發(fā)生器檢修機(jī)械臂軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)[D];哈爾濱工程大學(xué);2007年

10 李尚軍;基于機(jī)械臂的遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控系統(tǒng)研究[D];西安電子科技大學(xué);2009年

  本文關(guān)鍵詞：基于FPGA的5自由度工業(yè)機(jī)械臂控制系統(tǒng)研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

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