機械臂畢業論文免費

　　機械臂的應用是潛力無限的,所有人類所從事的領域,機械臂基本都可以從事。下文是小編為大家整理的關於下載的範文，歡迎大家閱讀參考!

　　下載篇1

　　淺談視覺化遠端遙控移動機械臂設計

　　【摘 要】本設計主要利用現在市場上常見的android智慧手機和普通的PC機來實現對可移動機械臂的遠端視覺化控制。通過atmega128微控制器作為底層主控晶片控制的可移動機械臂小車，友善之臂推出的mini2440ARM開發板，以及android手機或普通PC機來共同搭建成該系統。

　　【關鍵詞】TCP/IP、視覺化、遠端控制、android、語音識別、藍芽

　　一、遠端無線控制機器人的應用及發展現狀

　　本世紀隨著計算機技術，自動控制技術，網路通訊技術，人工智慧技術等資訊科技的高速發展，像可控制智慧機器人這類綜合了多種IT技術的先進裝置已經在很多行業和場合得到了良好的應用。比如製造業、航空航天工業、軍事業、同時也在服務業甚至家庭中慢慢打開了市場。隨著嵌入式技術及軟體技術的快速發展，越來越多的高效能嵌入式晶片的出現，嵌入式作業系統的快速發展，並且應用到嵌入式處理器中，使得嵌入式機器人向更加智慧化發展成為了可能。再加上現今無線通訊技術的快速發展和普及，在條件允許的場合通過無線裝置來控制智慧機器人成為了一種必然的趨勢。它既降低了控制成本又極大提升了使用者的操作體驗。

　　二、系統設計目的

　　通過基於嵌入式開發的無線wifi通訊技術、短距離藍芽通訊技術、數字影象編解碼技術、語音識別技術、自動控制技術等的綜合應用，實現一套可以遠端視覺化控制的移動機械臂系統。為以後該系統在其他大型專案中作為子系統應用提供技術支援和可行性實驗，如智慧家庭中的智慧機器管家等等。

　　三、系統內容

　　1、作品簡介

　　本系統由上中下三層結構搭建而成。上層為操作控制層，主要為android手機控制端和PC機控制端;中層為基於友善之臂mini2440ARM開發板的資料中間處理層移植linux-2.6.32.2作業系統;底層則為由一塊atmega128微控制器作為主控晶片來實現動作控制的可移動機械臂。機械臂上搭載有小型攝像頭，將前方畫面通過中間層實時傳送到上層控制端，如手機端或者PC端。

　　操作者檢視實時畫面可以通過按鈕或者語音來控制可移動機械臂的動作，包括機械臂左右旋轉、機械臂前伸、機械臂夾取、機械臂收縮、車載機械臂前後左右的移動從而實現遠端獲取目標的任務。

　　2、系統主要功能與技術簡介

　　1、視訊影象的採集

　　本系統中，USB攝像頭固定在機械臂上，通過資料線與同樣固定在車載機械臂上的ARM開發板相連。ARM板上移植好的Linux-2.6.32.2作業系統為硬體攝像頭開啟相應埠。通過對作業系統底層V4L2介面的程式設計呼叫，我們可以實現影象的獲取。V4L2介面較早先的V4L有較大的改進，並且已經成為Linux在2.6版本以上作業系統的標準介面，涵蓋範圍很廣，基本得到大多數驅動的支援。V4L2採用流水線的方式，操作更為簡單直觀，基本遵循開啟視訊裝置、設定格式、處理資料、關閉裝置這幾個步驟，其中具體操作通過ioctl 函式來實現。本次設計採用V4L2介面獲取攝像頭資料，影象解析度為640*480。

　　其主要實現步驟如下：

　　1、開啟檔案：呼叫Open函式開啟裝置檔案。

　　2、獲取裝置屬性：呼叫ioctl函式獲取攝像頭裝置檔案的相關引數。

　　3、設定格式及解析度：呼叫ioctl函式設定視訊格式常見的有RGB、YUV422及MJPEG等及攝像頭的拍攝解析度包括寬、高等。

　　4、申請快取：設定申請快取的型別及申請快取的個數等。

　　5、快取出佇列：對申請成功的快取進行佇列操作，獲取快取的長度資訊及並使用mmap函式將記憶體地址對映到使用者分配的地址空間中。

　　6、快取入佇列：對每個申請的快取進行入隊操作，並使用ioctl函式開始進行視訊獲取開始操作。

　　7、獲取資料：迴圈等待攝像頭資料，當攝像頭資料可用時，進行出佇列操作。此時其index所對應的mmap對映的記憶體地址中就包含了攝像頭資料，並呼叫SDL介面進行顯示。跳到7，繼續獲取攝像頭資料。

　　8、關閉攝像頭： 呼叫close函式關閉攝像頭裝置檔案。

　　2、視訊影象的壓縮

　　本系統中，獲取的影象需要通過資料壓縮後才能真正進行傳輸。這裡，我們使用H.264視訊編碼方式對圖形進行處理。H.264是一種視訊壓縮標準，被廣泛用於網路流媒體網站如Vimeo、YouTube、以及iTunes Store，網路軟體如Adobe Flash Player和Microsoft Silverlight，以及各種高清晰度電視陸地廣播ATSC，ISDB-T，DVB-T或DVB-T2，線纜DVB-C以及衛星DVB-S和DVB-S2。這裡我們採用FFmpeg中的H264編碼函式庫對V4l2採集資料YUV422資料進行編碼，其處理流程有以下幾個方面：

　　影象資料預處理：從YUV422 打包格式轉換為YUV420平面格式

　　1.初始化FFmpeg的相關庫函式，包括H264編碼器

　　2.設定編碼引數，包括壓縮質量、影象解析度等引數

　　3.開始編碼，對編碼結果資料流寫入磁碟儲存

　　4.釋放編碼器H264

　　四、系統總結及應用前景

　　本系統經過最終測試，能過很好的實現前期設定目標。在Wi-Fi訊號正常情況下，上層控制端和搭載了ARM開發板的可移動機械臂可以實現遠距離的資料通訊，採集到的影象清晰，控制命令能過得到有效執行，機械臂能夠順利夾起實驗物品。作為無線遠端可控裝置，經過後續開發和依據不同需求的功能訂製，該系統具有很好的應用前景，如在家庭方面，充當智慧保姆等角色;安防方面，作為防爆機器人等等。

　　參考文獻：

　　[1] 翟小豔，徐家品.基於 ARM 的視訊傳輸系統設計[J].通訊技術，2010， 4308：100-102.

　　[2] 鄒穎婷，李紹榮.ARM9 上的嵌入式Linux 系統移植[J].自動化技術與應用，2009，2806：43-45.

　　[3] 季志均 ，馬文麗 ，陳虎 . 四種嵌入式實時作業系統關鍵技術分析 . 計算機應用研究，20059：4-8

　　[4] 鄭文波 ，曹金安 .嵌入式系統產業化發展 嵌入式系統產業化發展 -市場、技術與前景 .自動化博覽， 2005，20l：17-26

　　下載篇2

　　淺談工程機械臂系統結構動力學及特性研究

　　[摘 要]隨著科學研究和工程技術領域的不斷開拓和發展，出現了各種各樣的大型和超大型的複雜結構系統。本文主要從以下方面針對工程機械臂系統結構動力學及特性進行了系統的分析與研究。

　　[關鍵詞]工程機械臂;系統結構;動力學;特性

　　工程機械臂，尤其是大型工程機械臂，其結構複雜。工程機械臂的動態效能和力學特性已經成為其工作效能的重要決定因素。因此，對工程機械臂系統結構動力學及特性研究有其必要性。

　　一、結構分析

　　在這裡以廣州日立設計研發的電梯電機磁鋼自動化裝配生產線，由於磁鋼安裝數量多，磁力大，人工安裝難度比較大，速度慢，且容易被磁力夾傷。改用自動化裝配線後，只需要一人值守，負責每隔一小時新增一次磁瓦即可。A9系列交流伺服電機系統保留了A8系列整合度高、體積小、響應速度快、保護 完善、接線簡潔明瞭、可靠性高等一系列優點，而且安裝使用方法完全相容。新系列開創性地引入了“支援伺服核心程式的遠端客戶自主升級”與“內建PLC，支 持梯形圖形式的二次開發”等最新技術特色。整套完整的平衡吊裝備主要由三部分組成：平衡吊主機、抓取夾具或機械手及懸掛裝置。

　　1.系統組成

　　整套完整的平衡吊裝備主要由三部分組成：平衡吊主機、抓取夾具或機械手及懸掛裝置。平衡吊主機是實現物料或工件在空中無重力化浮動狀態的主體裝置。機械手則是實現工件抓取，並完成使用者相應搬運和裝配要求的裝置。懸掛裝置則是根據使用者服務區域及現場狀況要求以支撐整套裝置的機構。

　　2.系統系列

　　為實現物料移載的省力操作，我公司已推出豐富的平衡吊機型，滿足不同行業中不同物料不同工藝要求的搬運需要。按工作原理不一樣，有臂杆式和軟索式。其中臂杆式平衡吊又因工作曲線差異，有PBD、PBC、PBF等;軟索式則因主體執行元件不同，分捲筒式IRB和直線氣缸式PBB、鋼絲繩式和鏈條式等。根據動力源不同，有氣動式和電動式EBC等。另外，按系統所採用基座不同，有落地固定式、落地移動式、懸掛固定式、懸掛移動式、附牆式等。

　　3.軟體部分

　　支援伺服核心程式的遠端客戶自主升級――有網路的地方就可以自主“刷機”;可保持伺服核心程式與廠家最新版同步;更好地支援個性化功能需求;內建PLC，支援梯形圖形式的二次開發――比伺服驅動器多個PLC;支援標準的PLC階梯圖，使二次開發變的快捷、方便、易於移植;強大的語法檢查功能，使編寫PLC程式時，更加放心;一鍵即可實現對PLC程式的編譯、下載，更加省心;強大的線上除錯功能，可實時顯示PLC程式執行狀態;128位加密演算法，更加有力的保證使用者程式的安全;大儲存器，可高達128K位元組的使用者程式空間;高頻率MCU，執行速度更快，掃描週期更短;12個數字量輸入、6個數字量輸出、3個模擬量輸入，2個模擬量輸出模擬量輸出為選配;可通過IO擴充套件板，擴充套件48個數字量輸入、32個數字量輸出、8個繼電器輸出;多種型號系統，靈活貼心的適應各種使用場合。

　　二、系統結構動力學分析

　　工程機械臂系統採用電子零重力平衡器技術，代表了一種新的符合人體工程學的物料搬運解決方案，滿足了當前迫切需要提高生產力和安全性的需求。相比於傳統的工程機械臂系統方式，智慧感應懸臂吊操作更簡單安全，不需要操作手柄，智慧感應手勢，可將重物視為懸浮狀態，有四兩拔千斤之妙。工程機械臂系統的特點是有預程式設計的邏輯單元，使其有獨一無二的效能;價格極具競爭力，使智慧感應懸臂吊是一種經濟而高效的搬運工具，不同的型號搬運能力從80kg至320kg，且有不同的支撐可供連線：立柱式，吊頂式，懸軌式及移動叉車式，也可以根據客戶具體使用環境進行定製。

　　另外，目前市場上也出現了氣動工程機械臂系統，主要部分為氣動平衡吊，又稱手動移載機，是一種新穎的、用於物料搬運時省力操作的助力裝置，尤其適用於某些具有精確定位和裝配動作要求的應用場合。由於重物在提升或下降時形成浮動狀態，對於操作者而言，無需熟練的點動按鈕操作，徒手推拉重物，就可以把重物正確地放到空間中的任何位置。

　　利用“平衡吊”主機可以平衡物料重力的特性，再配上相應的抓取機械手和安裝基座，我們就擁有了整套完整的“工程機械臂系統”系統。因此，我們可以輕鬆的從某處抓起任何工件，實施相應的工藝動作之後，再按相應要求放置於另一處，實現省力操作。

　　平衡吊，又稱是現代工程機械臂系統的手動移載機，是一種新穎的、用於物料搬運時省力操作的助力裝置，尤其適用於某些具有精確定位和裝配動作要求的應用場合。它巧妙地應用力的平衡原理，令工件在空中形成一種無重力化狀態，即：工件的重力被相應的氣控系統所平衡，使操作者在對工件的實施搬運操作的過程中，只需很小的操作力。

　　由於重物在提升或下降時形成浮動狀態，對於操作者而言，無需熟練的點動按鈕操作，徒手推拉重物，就可以把重物正確地放到空間中的任何位置。利用“平衡吊”主機可以平衡物料重力的特性，再配上相應的抓取機械手和安裝基座，我們就擁有了整套完整的“工程機械臂系統”系統。籍此，我們可以輕鬆地自某處抓起任何工件，實施相應的工藝動作之後，再按相應要求放置於另一處，實現省力操作。

　　三、工程機械臂系統特性研究

　　工程機械臂系統巧妙地應用力的平衡原理作為工作原理，令工件在空中形成一種無重力化狀態，即：工件的重力被相應的氣控系統所平衡，使操作者在對工件的實施搬運操作的過程中，只需很小的操作力，具體表現為以下特性：

　　1.由於具有無重力化、精確直觀、操作便捷、安全高效等特點，“平衡吊”廣泛應用於現代工業中的物料移載、高頻率搬運、精確定位、部件裝配等場合。

　　2.從接受原材料和物料開始，一直到加工、生產、保管及配送等物料流動過程中的每一個環節，平衡吊手動移載系統所發揮的作用是令人矚目的。正確使用相應的物料移載方法和手段，對於各行業中，重物的移載、搬運現場的操作人員的健康、安全，進而其作業的合理性、勞動力的節省、生產效率的提高、系統品質的保障等多方面都將有極大改善。

　　3.隨著現代計算機技術的發展與普遍應用，工程機械臂系統已經不斷向著智慧化、自動化的方向發展，本控制系統為現場可程式設計的自動化控制系統，目前可以廣泛適用於非標自動化裝置;適用領域也相對廣泛，包括機械手，點膠機，標籤機，自動化生產線，非標自動化裝置等系統。其中，該系統的最大特點就是可控制六個步進電機或伺服電機，最大輸出頻率40KHZ，具有58路輸入，全部光耦隔離;具有40路輸出，其中繼電器輸出大功率管輸出24路，可提供1A的驅動電流;1路編碼器輸入，可進行位置控制程式設計;1路計數輸入，可以根據具體需求進行程式設計或計數;4路模擬電壓0-10V輸入;1路模擬電壓0-10V輸出;支援直線插補和圓弧插補;支援現場程式設計，操作簡單。

　　總之，傳統的機械臂控制方法已不能滿足某些複雜環境裝配、拋光、去毛刺的應用要求，控制機械臂與環境間的接觸力已成為機器人學研究的一個熱點。當今我國工程最為重要的任務就是，加大施工機械裝置創新，力保工程施工質量，加強工程機械裝置的管理和特性分析，從而對工程質量加強全方位控制。

　　參考文獻

　　[1] 黃文虎，曹登慶，韓增堯.航天器動力學與控制的研究進展與展望[J].力學進展，2012，04：367-394.

　　[2] 於登雲，潘博，孫京.空間機械臂關節動力學建模與分析的研究進展[J].航天器工程，2010，02：1-10.