機(jī)械臂畢業(yè)論文免費(fèi)
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機(jī)械臂的應(yīng)用是潛力無(wú)限的,所有人類(lèi)所從事的領(lǐng)域,機(jī)械臂基本都可以從事。下文是學(xué)習(xí)啦小編為大家整理的關(guān)于機(jī)械臂畢業(yè)論文免費(fèi)下載的范文，歡迎大家閱讀參考!
機(jī)械臂畢業(yè)論文免費(fèi)下載篇1
淺談可視化遠(yuǎn)程遙控移動(dòng)機(jī)械臂設(shè)計(jì)
【摘 要】本設(shè)計(jì)主要利用現(xiàn)在市場(chǎng)上常見(jiàn)的android智能手機(jī)和普通的PC機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)可移動(dòng)機(jī)械臂的遠(yuǎn)程可視化控制。通過(guò)atmega128單片機(jī)作為底層主控芯片控制的可移動(dòng)機(jī)械臂小車(chē)，友善之臂推出的mini2440ARM開(kāi)發(fā)板，以及android手機(jī)或普通PC機(jī)來(lái)共同搭建成該系統(tǒng)。
【關(guān)鍵詞】TCP/IP、可視化、遠(yuǎn)程控制、android、語(yǔ)音識(shí)別、藍(lán)牙
一、遠(yuǎn)程無(wú)線控制機(jī)器人的應(yīng)用及發(fā)展現(xiàn)狀
本世紀(jì)隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)，自動(dòng)控制技術(shù)，網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)，人工智能技術(shù)等信息技術(shù)的高速發(fā)展，像可控制智能機(jī)器人這類(lèi)綜合了多種IT技術(shù)的先進(jìn)設(shè)備已經(jīng)在很多行業(yè)和場(chǎng)合得到了良好的應(yīng)用。比如制造業(yè)、航空航天工業(yè)、軍事業(yè)、同時(shí)也在服務(wù)業(yè)甚至家庭中慢慢打開(kāi)了市場(chǎng)。隨著嵌入式技術(shù)及軟件技術(shù)的快速發(fā)展，越來(lái)越多的高性能嵌入式芯片的出現(xiàn)，嵌入式操作系統(tǒng)的快速發(fā)展，并且應(yīng)用到嵌入式處理器中，使得嵌入式機(jī)器人向更加智能化發(fā)展成為了可能。再加上現(xiàn)今無(wú)線通信技術(shù)的快速發(fā)展和普及，在條件允許的場(chǎng)合通過(guò)無(wú)線設(shè)備來(lái)控制智能機(jī)器人成為了一種必然的趨勢(shì)。它既降低了控制成本又極大提升了使用者的操作體驗(yàn)。
二、系統(tǒng)設(shè)計(jì)目的
通過(guò)基于嵌入式開(kāi)發(fā)的無(wú)線wifi通信技術(shù)、短距離藍(lán)牙通信技術(shù)、數(shù)字圖像編解碼技術(shù)、語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)等的綜合應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)一套可以遠(yuǎn)程可視化控制的移動(dòng)機(jī)械臂系統(tǒng)。為以后該系統(tǒng)在其他大型項(xiàng)目中作為子系統(tǒng)應(yīng)用提供技術(shù)支持和可行性實(shí)驗(yàn)，如智慧家庭中的智能機(jī)器管家等等。
三、系統(tǒng)內(nèi)容
1、作品簡(jiǎn)介
本系統(tǒng)由上中下三層結(jié)構(gòu)搭建而成。上層為操作控制層，主要為android手機(jī)控制端和PC機(jī)控制端;中層為基于友善之臂mini2440ARM開(kāi)發(fā)板的數(shù)據(jù)中間處理層(移植linux-2.6.32.2操作系統(tǒng));底層則為由一塊atmega128單片機(jī)作為主控芯片來(lái)實(shí)現(xiàn)動(dòng)作控制的可移動(dòng)機(jī)械臂。機(jī)械臂上搭載有小型攝像頭，將前方畫(huà)面通過(guò)中間層實(shí)時(shí)傳送到上層控制端，如手機(jī)端或者PC端。
操作者查看實(shí)時(shí)畫(huà)面可以通過(guò)按鈕或者語(yǔ)音來(lái)控制可移動(dòng)機(jī)械臂的動(dòng)作，(包括機(jī)械臂左右旋轉(zhuǎn)、機(jī)械臂前伸、機(jī)械臂夾取、機(jī)械臂收縮、車(chē)載機(jī)械臂前后左右的移動(dòng))從而實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程獲取目標(biāo)的任務(wù)。
2、系統(tǒng)主要功能與技術(shù)簡(jiǎn)介
(1)、視頻圖像的采集
本系統(tǒng)中，USB攝像頭固定在機(jī)械臂上，通過(guò)數(shù)據(jù)線與同樣固定在車(chē)載機(jī)械臂上的ARM開(kāi)發(fā)板相連。ARM板上移植好的Linux-2.6.32.2操作系統(tǒng)為硬件攝像頭打開(kāi)相應(yīng)端口。通過(guò)對(duì)操作系統(tǒng)底層V4L2接口的編程調(diào)用，我們可以實(shí)現(xiàn)圖像的獲取。V4L2接口較早先的V4L有較大的改進(jìn)，并且已經(jīng)成為L(zhǎng)inux在2.6版本以上操作系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)接口，涵蓋范圍很廣，基本得到大多數(shù)驅(qū)動(dòng)的支持。V4L2采用流水線的方式，操作更為簡(jiǎn)單直觀，基本遵循打開(kāi)視頻設(shè)備、設(shè)置格式、處理數(shù)據(jù)、關(guān)閉設(shè)備這幾個(gè)步驟，其中具體操作通過(guò)ioctl 函數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)。本次設(shè)計(jì)采用V4L2接口獲取攝像頭數(shù)據(jù)，圖像分辨率為640*480。
其主要實(shí)現(xiàn)步驟如下：
1、打開(kāi)文件：調(diào)用Open()函數(shù)打開(kāi)設(shè)備文件。
2、獲取設(shè)備屬性：調(diào)用ioctl()函數(shù)獲取攝像頭設(shè)備文件的相關(guān)參數(shù)。
3、設(shè)置格式及分辨率：調(diào)用ioctl()函數(shù)設(shè)置視頻格式(常見(jiàn)的有RGB、YUV422及MJPEG等)及攝像頭的拍攝分辨率(包括寬、高等)。
4、申請(qǐng)緩存：設(shè)置申請(qǐng)緩存的類(lèi)型及申請(qǐng)緩存的個(gè)數(shù)等。
5、緩存出隊(duì)列：對(duì)申請(qǐng)成功的緩存進(jìn)行隊(duì)列操作，獲取緩存的長(zhǎng)度信息及并使用mmap()函數(shù)將內(nèi)存地址映射到用戶分配的地址空間中。
6、緩存入隊(duì)列：對(duì)每個(gè)申請(qǐng)的緩存進(jìn)行入隊(duì)操作，并使用ioctl()函數(shù)開(kāi)始進(jìn)行視頻獲取開(kāi)始操作。
7、獲取數(shù)據(jù)：循環(huán)等待攝像頭數(shù)據(jù)，當(dāng)攝像頭數(shù)據(jù)可用時(shí)，進(jìn)行出隊(duì)列操作。此時(shí)其index所對(duì)應(yīng)的mmap()映射的內(nèi)存地址中就包含了攝像頭數(shù)據(jù)，并調(diào)用SDL接口進(jìn)行顯示。跳到7，繼續(xù)獲取攝像頭數(shù)據(jù)。
8、關(guān)閉攝像頭： 調(diào)用close()函數(shù)關(guān)閉攝像頭設(shè)備文件。
(2)、視頻圖像的壓縮
本系統(tǒng)中，獲取的圖像需要通過(guò)數(shù)據(jù)壓縮后才能真正進(jìn)行傳輸。這里，我們使用H.264視頻編碼方式對(duì)圖形進(jìn)行處理。H.264是一種視頻壓縮標(biāo)準(zhǔn)，被廣泛用于網(wǎng)絡(luò)流媒體網(wǎng)站如Vimeo、YouTube、以及iTunes Store，網(wǎng)絡(luò)軟件如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(wèi)星(DVB-S和DVB-S2)。這里我們采用FFmpeg中的H264編碼函數(shù)庫(kù)對(duì)V4l2采集數(shù)據(jù)YUV422數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼，其處理流程有以下幾個(gè)方面：
圖像數(shù)據(jù)預(yù)處理：從YUV422 打包格式轉(zhuǎn)換為YUV420平面格式
1.初始化FFmpeg的相關(guān)庫(kù)函數(shù)，包括H264編碼器
2.設(shè)置編碼參數(shù)，包括壓縮質(zhì)量、圖像分辨率等參數(shù)
3.開(kāi)始編碼，對(duì)編碼結(jié)果數(shù)據(jù)流寫(xiě)入磁盤(pán)保存
4.釋放編碼器H264
四、系統(tǒng)總結(jié)及應(yīng)用前景
本系統(tǒng)經(jīng)過(guò)最終測(cè)試，能過(guò)很好的實(shí)現(xiàn)前期設(shè)定目標(biāo)。在Wi-Fi信號(hào)正常情況下，上層控制端和搭載了ARM開(kāi)發(fā)板的可移動(dòng)機(jī)械臂可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離的數(shù)據(jù)通信，采集到的圖像清晰，控制命令能過(guò)得到有效執(zhí)行，機(jī)械臂能夠順利夾起實(shí)驗(yàn)物品。作為無(wú)線遠(yuǎn)程可控設(shè)備，經(jīng)過(guò)后續(xù)開(kāi)發(fā)和依據(jù)不同需求的功能訂制，該系統(tǒng)具有很好的應(yīng)用前景，如在家庭方面，充當(dāng)智能保姆等角色;安防方面，作為防爆機(jī)器人等等。
參考文獻(xiàn)：
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淺談工程機(jī)械臂系統(tǒng)結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)及特性研究
[摘 要]隨著科學(xué)研究和工程技術(shù)領(lǐng)域的不斷開(kāi)拓和發(fā)展，出現(xiàn)了各種各樣的大型和超大型的復(fù)雜結(jié)構(gòu)系統(tǒng)。本文主要從以下方面針對(duì)工程機(jī)械臂系統(tǒng)結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)及特性進(jìn)行了系統(tǒng)的分析與研究。
[關(guān)鍵詞]工程機(jī)械臂;系統(tǒng)結(jié)構(gòu);動(dòng)力學(xué);特性
工程機(jī)械臂，尤其是大型工程機(jī)械臂，其結(jié)構(gòu)復(fù)雜。工程機(jī)械臂的動(dòng)態(tài)性能和力學(xué)特性已經(jīng)成為其工作性能的重要決定因素。因此，對(duì)工程機(jī)械臂系統(tǒng)結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)及特性研究有其必要性。
一、結(jié)構(gòu)分析
在這里以廣州日立設(shè)計(jì)研發(fā)的電梯電機(jī)磁鋼自動(dòng)化裝配生產(chǎn)線，由于磁鋼安裝數(shù)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(dòng)化裝配線后，只需要一人值守，負(fù)責(zé)每隔一小時(shí)添加一次磁瓦即可。A9系列交流伺服電機(jī)系統(tǒng)保留了A8系列集成度高、體積小、響應(yīng)速度快、保護(hù) 完善、接線簡(jiǎn)潔明了、可靠性高等一系列優(yōu)點(diǎn)，而且安裝使用方法完全兼容。新系列開(kāi)創(chuàng)性地引入了“支持伺服內(nèi)核程序的遠(yuǎn)程客戶自主升級(jí)”與“內(nèi)置PLC，支 持梯形圖形式的二次開(kāi)發(fā)”等最新技術(shù)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(jī)、抓取夾具(或機(jī)械手)及懸掛裝置。
1.系統(tǒng)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(jī)、抓取夾具(或機(jī)械手)及懸掛裝置。平衡吊主機(jī)是實(shí)現(xiàn)物料(或工件)在空中無(wú)重力化浮動(dòng)狀態(tài)的主體裝置。機(jī)械手則是實(shí)現(xiàn)工件抓取，并完成用戶相應(yīng)搬運(yùn)和裝配要求的裝置。懸掛裝置則是根據(jù)用戶服務(wù)區(qū)域及現(xiàn)場(chǎng)狀況要求以支撐整套設(shè)備的機(jī)構(gòu)。
2.系統(tǒng)系列
為實(shí)現(xiàn)物料移載的省力操作，我公司已推出豐富的平衡吊機(jī)型，滿足不同行業(yè)中不同物料不同工藝要求的搬運(yùn)需要。按工作原理不一樣，有臂桿式和軟索式。其中臂桿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(zhí)行元件不同，分卷筒式(IRB)和直線氣缸式(PBB)、鋼絲繩式和鏈條式等。根據(jù)動(dòng)力源不同，有氣動(dòng)式和電動(dòng)式(EBC)等。另外，按系統(tǒng)所采用基座不同，有落地固定式、落地移動(dòng)式、懸掛固定式、懸掛移動(dòng)式、附墻式等。
3.軟件部分
支持伺服內(nèi)核程序的遠(yuǎn)程客戶自主升級(jí)――有網(wǎng)絡(luò)的地方就可以自主“刷機(jī)”;可保持伺服內(nèi)核程序與廠家最新版同步;更好地支持個(gè)性化功能需求;內(nèi)置PLC，支持梯形圖形式的二次開(kāi)發(fā)――比伺服驅(qū)動(dòng)器多個(gè)PLC;支持標(biāo)準(zhǔn)的PLC階梯圖，使二次開(kāi)發(fā)變的快捷、方便、易于移植;強(qiáng)大的語(yǔ)法檢查功能，使編寫(xiě)PLC程序時(shí)，更加放心;一鍵即可實(shí)現(xiàn)對(duì)PLC程序的編譯、下載，更加省心;強(qiáng)大的在線調(diào)試功能，可實(shí)時(shí)顯示PLC程序運(yùn)行狀態(tài);128位加密算法，更加有力的保證用戶程序的安全;大存儲(chǔ)器，可高達(dá)128K字節(jié)的用戶程序空間;高頻率MCU，運(yùn)行速度更快，掃描周期更短;12個(gè)數(shù)字量輸入、6個(gè)數(shù)字量輸出、3個(gè)模擬量輸入，2個(gè)模擬量輸出(模擬量輸出為選配);可通過(guò)IO擴(kuò)展板，擴(kuò)展48個(gè)數(shù)字量輸入、32個(gè)數(shù)字量輸出、8個(gè)繼電器輸出;多種型號(hào)系統(tǒng)，靈活貼心的適應(yīng)各種使用場(chǎng)合。
二、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)分析
工程機(jī)械臂系統(tǒng)采用電子零重力平衡器技術(shù)，代表了一種新的符合人體工程學(xué)的物料搬運(yùn)解決方案，滿足了當(dāng)前迫切需要提高生產(chǎn)力和安全性的需求。相比于傳統(tǒng)的工程機(jī)械臂系統(tǒng)方式，智能感應(yīng)懸臂吊操作更簡(jiǎn)單安全，不需要操作手柄，智能感應(yīng)手勢(shì)，可將重物視為懸浮狀態(tài)，有四兩拔千斤之妙。工程機(jī)械臂系統(tǒng)的特點(diǎn)是有預(yù)編程的邏輯單元，使其有獨(dú)一無(wú)二的性能;價(jià)格極具競(jìng)爭(zhēng)力，使智能感應(yīng)懸臂吊是一種經(jīng)濟(jì)而高效的搬運(yùn)工具，不同的型號(hào)搬運(yùn)能力從80kg至320kg，且有不同的支撐可供連接：立柱式，吊頂式，懸軌式及移動(dòng)叉車(chē)式，也可以根據(jù)客戶具體使用環(huán)境進(jìn)行定制。
另外，目前市場(chǎng)上也出現(xiàn)了氣動(dòng)工程機(jī)械臂系統(tǒng)，主要部分為氣動(dòng)平衡吊，又稱(chēng)手動(dòng)移載機(jī)，是一種新穎的、用于物料搬運(yùn)時(shí)省力操作的助力設(shè)備，尤其適用于某些具有精確定位和裝配動(dòng)作要求的應(yīng)用場(chǎng)合。由于重物在提升或下降時(shí)形成浮動(dòng)狀態(tài)，對(duì)于操作者而言，無(wú)需熟練的點(diǎn)動(dòng)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(jī)可以平衡物料重力的特性，再配上相應(yīng)的抓取機(jī)械手和安裝基座，我們就擁有了整套完整的“工程機(jī)械臂系統(tǒng)”系統(tǒng)。因此，我們可以輕松的從某處抓起任何工件，實(shí)施相應(yīng)的工藝動(dòng)作之后，再按相應(yīng)要求放置于另一處，實(shí)現(xiàn)省力操作。
平衡吊，又稱(chēng)是現(xiàn)代工程機(jī)械臂系統(tǒng)的手動(dòng)移載機(jī)，是一種新穎的、用于物料搬運(yùn)時(shí)省力操作的助力設(shè)備，尤其適用于某些具有精確定位和裝配動(dòng)作要求的應(yīng)用場(chǎng)合。它巧妙地應(yīng)用力的平衡原理，令工件在空中形成一種無(wú)重力化狀態(tài)，即：工件的重力被相應(yīng)的氣控系統(tǒng)所平衡，使操作者在對(duì)工件的實(shí)施搬運(yùn)操作的過(guò)程中，只需很小的操作力。
由于重物在提升或下降時(shí)形成浮動(dòng)狀態(tài)，對(duì)于操作者而言，無(wú)需熟練的點(diǎn)動(dòng)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(jī)可以平衡物料重力的特性，再配上相應(yīng)的抓取機(jī)械手和安裝基座，我們就擁有了整套完整的“工程機(jī)械臂系統(tǒng)”系統(tǒng)。籍此，我們可以輕松地自某處抓起任何工件，實(shí)施相應(yīng)的工藝動(dòng)作之后，再按相應(yīng)要求放置于另一處，實(shí)現(xiàn)省力操作。
三、工程機(jī)械臂系統(tǒng)特性研究
工程機(jī)械臂系統(tǒng)巧妙地應(yīng)用力的平衡原理作為工作原理，令工件在空中形成一種無(wú)重力化狀態(tài)，即：工件的重力被相應(yīng)的氣控系統(tǒng)所平衡，使操作者在對(duì)工件的實(shí)施搬運(yùn)操作的過(guò)程中，只需很小的操作力，具體表現(xiàn)為以下特性：
1.由于具有無(wú)重力化、精確直觀、操作便捷、安全高效等特點(diǎn)，“平衡吊”廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代工業(yè)中的物料移載、高頻率搬運(yùn)、精確定位、部件裝配等場(chǎng)合。
2.從接受原材料和物料開(kāi)始，一直到加工、生產(chǎn)、保管及配送等物料流動(dòng)過(guò)程中的每一個(gè)環(huán)節(jié)，平衡吊手動(dòng)移載系統(tǒng)所發(fā)揮的作用是令人矚目的。正確使用相應(yīng)的物料移載方法和手段，對(duì)于各行業(yè)中，重物的移載、搬運(yùn)現(xiàn)場(chǎng)的操作人員的健康、安全，進(jìn)而其作業(yè)的合理性、勞動(dòng)力的節(jié)省、生產(chǎn)效率的提高、系統(tǒng)品質(zhì)的保障等多方面都將有極大改善。
3.隨著現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展與普遍應(yīng)用，工程機(jī)械臂系統(tǒng)已經(jīng)不斷向著智能化、自動(dòng)化的方向發(fā)展，本控制系統(tǒng)為現(xiàn)場(chǎng)可編程的自動(dòng)化控制系統(tǒng)，目前可以廣泛適用于非標(biāo)自動(dòng)化設(shè)備;適用領(lǐng)域也相對(duì)廣泛，包括機(jī)械手，點(diǎn)膠機(jī)，標(biāo)簽機(jī)，自動(dòng)化生產(chǎn)線，非標(biāo)自動(dòng)化設(shè)備等系統(tǒng)。其中，該系統(tǒng)的最大特點(diǎn)就是可控制六個(gè)步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)，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(qū)動(dòng)電流;1路編碼器輸入，可進(jìn)行位置控制編程;1路計(jì)數(shù)輸入，可以根據(jù)具體需求進(jìn)行編程或計(jì)數(shù);4路模擬電壓0-10V輸入;1路模擬電壓0-10V輸出;支持直線插補(bǔ)和圓弧插補(bǔ);支持現(xiàn)場(chǎng)編程，操作簡(jiǎn)單。
總之，傳統(tǒng)的機(jī)械臂控制方法已不能滿足某些復(fù)雜環(huán)境(裝配、拋光、去毛刺)的應(yīng)用要求，控制機(jī)械臂與環(huán)境間的接觸力已成為機(jī)器人學(xué)研究的一個(gè)熱點(diǎn)。當(dāng)今我國(guó)工程最為重要的任務(wù)就是，加大施工機(jī)械設(shè)備創(chuàng)新，力保工程施工質(zhì)量，加強(qiáng)工程機(jī)械設(shè)備的管理和特性分析，從而對(duì)工程質(zhì)量加強(qiáng)全方位控制。
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