隨著國家老齡化問題不斷加劇,以及大量需要護理的殘疾人存在,這些問題的出現(xiàn)使得助老助殘問題成為社會最關(guān)心和最棘手的問題。大量的護理群體不僅給家庭和個人帶來了巨大的經(jīng)濟負(fù)擔(dān),同時也給社會和國家?guī)砹顺林氐慕?jīng)濟和財政壓力。目前,為緩解社會壓力,更好的服務(wù)老殘群體,智能服務(wù)型機器人成為了研究的熱點。本文以此為契機,研究并設(shè)計了一款助老助殘機器人系統(tǒng)。機器人以Arduino mega2560單片機為控制核心,以智能WiFi模塊為通信媒介,利用Android平臺和無線通信網(wǎng)絡(luò),結(jié)合視頻圖像,實現(xiàn)了機器人的遠程控制;機械臂利用動作學(xué)習(xí)和模仿功能,結(jié)合語音控制技術(shù),實現(xiàn)了機械臂的物體抓取;機器人的多種控制方式相互配合,實現(xiàn)了在特定場合下的機器人助老助殘。本文主要研究機械臂的動作學(xué)習(xí)與模仿,研究的主要內(nèi)容如下:首先,根據(jù)機械臂操作空間范圍選擇合適的自由度數(shù)和關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu),針對殘疾人走動不方便的特點,設(shè)計了機械臂動作學(xué)習(xí)與模仿的方式助老助殘。緊接著對機械臂動作學(xué)習(xí)與模仿方式進行了深入細(xì)致的研究,分析了其過程控制理論和實現(xiàn)方法,最終實現(xiàn)了機械臂利用動作學(xué)習(xí)方式模仿人給的特定動作。其次,對機械臂進行了運動學(xué)分析,搭建了機械臂的運動學(xué)D-H模型,并根據(jù)D-H模型得到了機械臂的正解;隨后,使用Matlab自帶的Robotics Toolbox工具對機械臂運動學(xué)進行了仿真,并驗證了機械臂運動學(xué)的正確性。再次,對機器人系統(tǒng)整體軟件進行了設(shè)計,利用Eclipse開發(fā)軟件,完成了機器人系統(tǒng)的Android手機App軟件控制界面程序編寫;再通過Arduino IDE上位機軟件,編寫了Arduino mega2560單片機的核心控制板程序,包括舵機和電機、語音等模塊等控制程序。最后,完成了機器人系統(tǒng)的組裝與測試,測試結(jié)果和實驗數(shù)據(jù)表明,助老助殘機器人系統(tǒng)移動靈活、穩(wěn)定,抓取物體正確率高,在服務(wù)型機器人領(lǐng)域中具有一定的現(xiàn)實意義和實用價值。
【學(xué)位單位】：云南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TP242.6
【部分圖文】：

通過查閱資料整理后發(fā)現(xiàn)，日本主要側(cè)重于研究服務(wù)型機器人［１５］，特??別是服務(wù)性娛樂機器人，日本早稻田大學(xué)于２００７研制的ＴＷＥＮＤＹ－ＯＮＥ是地球上??最早的服務(wù)型機器人，其設(shè)計的主要目的是助老助殘［１６］，如上圖１．１中（ｄ）所示，??該機器人集成了多種傳感器，具備視覺、聽覺、人機對話等功能，能夠進行人機??對話，并根據(jù)相應(yīng)的指令作出反應(yīng)；而美國主要側(cè)重于研宄機器人控制的軍事核??心技術(shù)［１７］，例如，２００７年，美國ＭＤＡ公司研制的機械臂應(yīng)用于“軌道快車”項??目，項目中的機械臂需要太空軌道車交換作業(yè)，由遠程控制中心按照規(guī)定要求完??成對目標(biāo)的抓�。郏保福�；加拿大側(cè)重于研究航空航天機器人技術(shù)，例如，加拿大研制??出了?ＳＳＲＭＳ七自由度機械臂，并在該機械臂的末端位置安裝有攝像頭，宇航員根??據(jù)反饋回來的視頻圖像對該系統(tǒng)進行了遠程操作；韓國主要是將機器人產(chǎn)業(yè)化，??為紀(jì)念Ａｌｂｅｒｔ

械臂的各個關(guān)節(jié)上建立坐標(biāo)系，再確定各個坐標(biāo)之間的齊次變換矩陣，然后，利??用兩連桿之間的關(guān)系，推出末端關(guān)節(jié)相對于各關(guān)節(jié)之間的對應(yīng)關(guān)系。機械臂連桿??模型如圖２．２所示：??關(guān)節(jié)＿／－ｉ?關(guān)節(jié)７??＼?ｚ?７??￥??ｔ??圖２．２機械臂連桿示意圖??９??

的Ｄ－Ｈ參數(shù)，其調(diào)用的一般格式為Ｌ＝ｌｉｎｋ（［ａｌｐｈａ?ａ＇ＣＯＮＶＥＮＴＩＯＮ＇）。ａｌｐｈａ對應(yīng)Ｄ－Ｈ表中的扭歪角，ａ代表連桿長度角度，ｄ代表關(guān)節(jié)偏移，ｓｉｇｍａ表示關(guān)節(jié)類型，０代表可旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)關(guān)節(jié)。ＣＯＮＶＥＮＴＩＯＮ有＇ｓｔａｎｄａｒｄ＇和＇ｍｏｄｉｆｉｅｄ＇兩種模式，＇ｓｔａｎｄａｒｄ’Ｄ－Ｈ參數(shù)，’ｍｏｄｉｆｉｅｄ＇代表使用改進的Ｄ－Ｈ參數(shù)。??２）調(diào)．用ＳｅｒｉａｌＬｉｎｋ函數(shù)完成機械臂連桿的連接，其調(diào)用ａｌＬｉｎｋ（［Ｌ１，?Ｌ２－］，ＯＰＴＩＯＮＳ）??３）調(diào)用ｒ〇ｂｏｔ（）函數(shù)生成機械臂，同時為其命名。??４）調(diào)用ｄｒｉｖｅｂｏｔ（）函數(shù)生成機械臂的三維模型。??建機械臂初始位姿時，不妨設(shè)其初始位姿矩陣７?＝?［〇．〇．〇，〇．〇，〇］，臂參數(shù)代入ｍａｔｌａｂ對應(yīng)的調(diào)用函數(shù)中，在ｍａｌａｂ中生成的機械．?４所示：??
【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前4條

1 王勇;李秀娟;;某四自由度機械臂建模與MATLAB仿真研究[J];電子測量技術(shù);2015年02期

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相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

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本文編號：2880364