遥控操作服务机器人研制

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随着社会发展,医疗体制在不断完善,人们对身体健康越来越重视,我国的老龄化现象也随之愈发严重。遥控操作服务机器人能通过遥控手柄实现远程无线控制,帮助老年人等行动不便人士抓取物体。在遥控操作服务机器人整体设计中,先给出了功能要求与性能指标。然后根据对功能要求与性能指标的分析,给出了遥控操作服务机器人的机械结构和整体控制方案。在硬件设计中,使用树莓派开发板作为遥控操作服务机器人的主控制板。移动底盘使用无刷直流电机作为驱动电机。机械臂采用数字舵机RDS3115和数字舵机MG996作为执行机构。树莓派开发板与放置于机械臂内的C8051F040开发板通过CAN总线进行通信。机械手指使用微型步进电机实现开环控制。本文的算法分为三部分。第一部分,对遥控操作服务机器人整体进行运动学分析,得出机械手指相对于地面的坐标变换。第二部分,对遥控操作服务机器人整体进行动力学分析,得出每个电机或舵机所需要的驱动力矩。第三部分,通过MATLAB对机械臂进行逆运动学求解,再使用插值法得出机械臂的关节参数:位置、速度和加速度,并通过曲线图描述它们之间的关系。在软件设计中,分别对遥控手柄、树莓派开发板和C8051F040开发板进行软件设计。首先分析服务机器人整体及各部分需要实现的功能,然后给出了软件总体设计图,最后针对各部分需要实现的功能进行相应的软件设计。在实际调试的过程中,先分别对树莓派开发板、移动底盘、机械手臂和遥控手柄四个部分进行调试,然后对遥控操作服务机器人整体进行调试。经过实验证明,遥控操作服务机器人的运转情况良好、精度可靠并且动作灵敏。
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