本文關(guān)鍵詞：基于LabVIEW的帶有力反饋的掰手腕機(jī)器人控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)　出處：《安徽工程大學(xué)》2017年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

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【摘要】：掰手腕機(jī)器人在人們的日常生活中可應(yīng)用于多個(gè)方面,如醫(yī)療康復(fù)、娛樂、教育科普等,實(shí)用價(jià)值較高,社會(huì)意義較大。近些年來掰手腕機(jī)器人在機(jī)器人領(lǐng)域受到了廣泛關(guān)注,一些高校、科研單位開始對其進(jìn)行研究。它模仿了人類的上肢結(jié)構(gòu)與發(fā)力狀態(tài),可以與人類進(jìn)行掰手腕比賽。掰手腕機(jī)器人的研究需要諸多學(xué)科知識作為知識儲(chǔ)備,從生物力學(xué)到機(jī)械設(shè)計(jì),從硬件系統(tǒng)到軟件控制系統(tǒng),從微電子到人機(jī)交互等,涉及范圍非常廣泛。而LabVIEW由于其強(qiáng)大的功能以及開發(fā)的便利性,在現(xiàn)今的自動(dòng)化行業(yè)中廣為應(yīng)用。本文首先介紹了掰手腕機(jī)器人在國內(nèi)外的發(fā)展現(xiàn)狀,在此基礎(chǔ)上從硬件設(shè)備、傳感器標(biāo)定處理、數(shù)字信號處理、控制算法以及上位機(jī)設(shè)計(jì)這幾個(gè)方面對掰手腕機(jī)器人的控制系統(tǒng)進(jìn)行了詳細(xì)的闡述。人在給機(jī)械臂一個(gè)力時(shí),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(zhuǎn)化為數(shù)字信號傳送至上位機(jī),上位機(jī)控制系統(tǒng)根據(jù)此信息結(jié)合控制算法,確定相應(yīng)的電機(jī)轉(zhuǎn)向與轉(zhuǎn)速,進(jìn)而將相應(yīng)的指令通過串口發(fā)送給電機(jī)驅(qū)動(dòng)器,通過電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)來帶動(dòng)機(jī)械臂運(yùn)轉(zhuǎn)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(jī)械臂實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)的力,使得比賽更具有臨場真實(shí)感,實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)在線的人機(jī)交互。本文主要研究內(nèi)容從以下幾個(gè)方面來介紹:簡要的介紹了控制系統(tǒng)、電機(jī)驅(qū)動(dòng)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(biāo)定工作,并介紹了標(biāo)定的步驟和方法;為了提高標(biāo)定的準(zhǔn)確度,使用了卡爾曼濾波結(jié)合加權(quán)平均濾波的方式對標(biāo)定信號進(jìn)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(bǔ)償工作。使用LabVIEW進(jìn)行了掰手腕機(jī)器人上位機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)。通過RS-232串口通訊與電機(jī)驅(qū)動(dòng)器相連接,接收實(shí)時(shí)的力反饋數(shù)據(jù),并根據(jù)設(shè)定好的控制算法計(jì)算得出的結(jié)果,發(fā)送相應(yīng)指令,使得掰手腕機(jī)器人根據(jù)指令運(yùn)作,實(shí)現(xiàn)了力反饋。該上位機(jī)還負(fù)責(zé)比賽結(jié)果以及比賽的數(shù)據(jù)顯示、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)等功能,實(shí)現(xiàn)了人機(jī)交互。最終,通過對上述工作內(nèi)容的研究,完成了使用LabVIEW設(shè)計(jì)的掰手腕機(jī)器人上位機(jī)控制系統(tǒng)的工作,并根據(jù)實(shí)際操作驗(yàn)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(xué)位授予單位】：安徽工程大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TP242

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本文編號：1371842