本文關(guān)鍵詞：仿人服務(wù)機器人系統(tǒng)研究與設(shè)計

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【摘要】：隨著經(jīng)濟與科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,智能服務(wù)機器人已漸漸走進我們視野,在生活與工作中發(fā)揮著越來越重要的作用：人口老齡化使得越來越多的老年人獨處在家,這些獨處的老年人需要人的陪伴與監(jiān)護,而智能機器人正好充當(dāng)這一角色,打發(fā)他們的無聊時間并監(jiān)護著他們異常行為,這無疑提高了他們的生活質(zhì)量。因此家庭陪伴類服務(wù)機器人的研究具有很高的經(jīng)濟與社會意義。其中智能服務(wù)機器人的結(jié)構(gòu)合理性、運行平穩(wěn)性,視覺識別快速性等性能是服務(wù)機器人推廣的關(guān)鍵,也是提升仿人服務(wù)機器人智能化的重要條件。本文在前人對于視覺結(jié)合手臂研究的基礎(chǔ)上做了如下工作：(1)回顧總結(jié)了仿人服務(wù)機器人的發(fā)展歷史和研究現(xiàn)狀,對國內(nèi)外主要的仿人服務(wù)機器人進行了對比和分析,分析了服務(wù)機器人系統(tǒng)技術(shù)的關(guān)鍵點與難點,總結(jié)了服務(wù)機器人相關(guān)功能需求,對我國仿人服務(wù)機器人的發(fā)展做了進一步展望；(2)建模是運動控制的基礎(chǔ),從仿人機器人的單臂出發(fā)對4軸機械臂進行了建模,在已知各關(guān)節(jié)的運動參數(shù)條件下求末端執(zhí)行器的相對參考坐標(biāo)系的位姿,進行了機器人機械臂的正解建模。為了從末端執(zhí)行器的位置和姿態(tài)求取手臂各個關(guān)節(jié)的轉(zhuǎn)角,對單機械臂進行了運動學(xué)的反解；(3)雙機械臂是單機械臂的擴充,其相比單臂具備許多良好的特性,可以適應(yīng)更為復(fù)雜的環(huán)境。本文對仿人機器人雙臂以固定參考系的運動作為時間的函數(shù)進行分析研究,對三維空間的位姿描述作了深入的探討。分析了連桿坐標(biāo)系與齊次變換和旋轉(zhuǎn)矩陣的歐拉角表示,并分析了雙臂機器人正逆運動學(xué)問題；(4)物體識別首先對物體的特征進行提取,而特征提取的兩種方法：全局特征提取與局部特征提取在操作性能上后者優(yōu)于前者。但局部特征只適合于目標(biāo)物體與仿人機器人近距離識別,本文結(jié)合目標(biāo)物顏色的匹配,克服了機器人遠距離識別的困難；(5)服務(wù)機器人結(jié)構(gòu)的合理性是機器人正常發(fā)揮功能的基本條件,本文對仿人機器人的多種行走驅(qū)動方式進行了分析,確定了使用三角全向輪的設(shè)計底盤,實現(xiàn)了仿人機器人的全向運動,并通過雙支撐軸承結(jié)構(gòu)降低了驅(qū)動連接萬向節(jié)的側(cè)向力,增強了仿人機器人底座牢固性。本章還對大負載的腰膝關(guān)節(jié)進行了設(shè)計與改良。(6)控制系統(tǒng)是機器人智能的核心,本文首先分析了常見仿人機器人控制系統(tǒng)控制方式,并對各種控制方式進行了優(yōu)缺點的取舍。設(shè)計了大功率直流電機的驅(qū)動電路與低壓供電系統(tǒng)電路進行設(shè)計,并針對服務(wù)機器人功能需求對攝像頭進行了分析選取。
【學(xué)位授予單位】：廣東工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TP242

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本文編號：1236875