發(fā)布時間：2018-01-03 01:40

  本文關(guān)鍵詞：基于LabVIEW的帶有力反饋的掰手腕機器人控制系統(tǒng)設(shè)計　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】：掰手腕機器人在人們的日常生活中可應(yīng)用于多個方面,如醫(yī)療康復(fù)、娛樂、教育科普等,實用價值較高,社會意義較大。近些年來掰手腕機器人在機器人領(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),可以與人類進行掰手腕比賽。掰手腕機器人的研究需要諸多學(xué)科知識作為知識儲備,從生物力學(xué)到機械設(shè)計,從硬件系統(tǒng)到軟件控制系統(tǒng),從微電子到人機交互等,涉及范圍非常廣泛。而LabVIEW由于其強大的功能以及開發(fā)的便利性,在現(xiàn)今的自動化行業(yè)中廣為應(yīng)用。本文首先介紹了掰手腕機器人在國內(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設(shè)計這幾個方面對掰手腕機器人的控制系統(tǒng)進行了詳細的闡述。人在給機械臂一個力時,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,上位機控制系統(tǒng)根據(jù)此信息結(jié)合控制算法,確定相應(yīng)的電機轉(zhuǎn)向與轉(zhuǎn)速,進而將相應(yīng)的指令通過串口發(fā)送給電機驅(qū)動器,通過電機轉(zhuǎn)動來帶動機械臂運轉(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,人可以感受到機械臂實時調(diào)節(jié)的力,使得比賽更具有臨場真實感,實現(xiàn)了實時在線的人機交互。本文主要研究內(nèi)容從以下幾個方面來介紹:簡要的介紹了控制系統(tǒng)、電機驅(qū)動硬件信息以及數(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償工作。使用LabVIEW進行了掰手腕機器人上位機控制系統(tǒng)設(shè)計。通過RS-232串口通訊與電機驅(qū)動器相連接,接收實時的力反饋數(shù)據(jù),并根據(jù)設(shè)定好的控制算法計算得出的結(jié)果,發(fā)送相應(yīng)指令,使得掰手腕機器人根據(jù)指令運作,實現(xiàn)了力反饋。該上位機還負責(zé)比賽結(jié)果以及比賽的數(shù)據(jù)顯示、數(shù)據(jù)存儲等功能,實現(xiàn)了人機交互。最終,通過對上述工作內(nèi)容的研究,完成了使用LabVIEW設(shè)計的掰手腕機器人上位機控制系統(tǒng)的工作,并根據(jù)實際操作驗證了該控制系統(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