自機器人誕生以來發(fā)展至今已取得了輝煌的成就。其在各個領域都有著廣泛的應用,不僅解放了人們的雙手,而且大大提高了生產(chǎn)效率,同時在某些特殊情況下能夠代替人進入到危險的工作環(huán)境中作業(yè),保障作業(yè)人員的生命安全。但在許多復雜的環(huán)境下,從事復雜作業(yè)的機器人無法自主的完成任務只能以手動操作的方式操控機器人工作,操作人員對機器人的控制直接決定了作業(yè)的完成時間和效果。機械臂作為機器人的典型代表,本課題旨在設計一種可穿戴式的機械臂控制交互系統(tǒng),提高機械臂在各種復雜環(huán)境下的可用性和工作效率。本文設計并實現(xiàn)了基于關節(jié)角度檢測的機械臂控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)通過可穿戴的角度位移傳感器檢測人體手臂各個關節(jié)的角度,進而控制機械臂的關節(jié)角度。通過人體的自然肢體動作對機械臂進行精準控制,不僅解放了操作人員的雙手,而且減小了環(huán)境因素對控制效果的影響。該機械臂控制系統(tǒng)整體設計由關節(jié)角度檢測與數(shù)據(jù)處理、控制器、舵機（機械臂實體）控制和上位機人機交互模塊組成。該系統(tǒng)通過角度位移傳感器將人體手臂關節(jié)角度信息轉換為模擬電壓,再經(jīng)過卡爾曼濾波處理后作為控制器的輸入信號�；赟TM32的增量式PID控制器根據(jù)輸入信號和機械臂的角度反饋信號計算... 

【文章頁數(shù)】：60 頁

【學位級別】：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 國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀
    1.3 本論文的研究內(nèi)容及安排
第2章 系統(tǒng)整體設計與硬件選型
    2.1 系統(tǒng)整體設計
    2.2 系統(tǒng)硬件選型
        2.2.1 PC機
        2.2.2 主控制器
        2.2.3 傳感器
        2.2.4 機械臂實體
    2.3 本章小結
第3章 機械臂的運動學分析與仿真
    3.1 機械臂的運動學分析
        3.1.1 位姿描述
        3.1.2 齊次變換矩陣
        3.1.3 機械臂運動學分析
        3.1.4 機械臂逆運動學分析
    3.2 機械臂的運動學仿真
        3.2.1 機械臂模型建立
        3.2.2 機械臂運動學仿真
        3.2.3 機械臂逆運動學仿真
        3.2.4 機械臂的關節(jié)運動軌跡
    3.4 本章小結
第4章 主控制器與上位機的設計
    4.1 主控制器的設計
    4.2 關節(jié)角度檢測與數(shù)據(jù)處理
        4.2.1 關節(jié)角度獲取
        4.2.2 卡爾曼濾波
        4.2.3 基于STM32的卡爾曼濾波器設計
        4.2.4 卡爾曼濾波器的參數(shù)設定
    4.3 PID控制器設計
        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控制器設計
        4.3.4 PID控制器的參數(shù)整定
    4.4 舵機的控制
        4.4.1 舵機的原理
        4.4.2 舵機的控制
    4.5 上位機的設計
    4.6 本章小結
第5章 測試與驗證
    5.1 實驗測試
        5.1.1 關節(jié)角度檢測精度測試
        5.1.2 卡爾曼濾波效果測試
        5.1.3 增量式PID控制器輸出響應測試
    5.2 實驗驗證
    5.3 本章小結
第6章 總結與展望
    6.1 全文工作總結
    6.2 后續(xù)工作展望
參考文獻
攻讀碩士學位期間獲得的科研成果
致謝


【參考文獻】：
期刊論文
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碩士論文
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[8]多用途工業(yè)機器人軌跡規(guī)劃、運動學與動力學研究[D]. 楊錦濤.江蘇科技大學 2015
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本文編號：3730229