三指灵巧手控制和感知系统的研究

摘要

该文主要阐述了三指灵巧手控制系统的组成、软硬件设计原理及开发过程.所研制的控制系统能够很好的控制灵巧手实现抓取物体的操作.三指灵巧手的控制系统采用分级控制,上位机由PC机担任,下位机选用89C51单片机.依据三指灵巧手机械本体和工作性能,本文设计了基于89C51单片机的控制系统硬件电路,其中包括信号采集电路、电机驱动电路、力传感器的信号处理电路、通讯电路等.针对三指灵巧手控制策略,采用C51语言编制了下位机的软件.通过软硬件的联调,对三指灵巧手控制系统的性能进行了难证.实验证明本课题研究的三指灵巧手工作稳定、控制精度高、具有良好的可操作性.

目录

文摘

英文文摘

第1章绪论

1.1题目的来源及研究意义

1.2国内外机器人多指灵巧手的发展概况

1.2.1机器人多指灵巧手的发展历史

1.2.2国外机器人多指灵巧手的发展现状

1.2.3我国机器人多指灵巧手的发展现状

1.3论文主要完成工作

第2章三指灵巧手机构研究

2.1三指灵巧手总体结构

2.1.1手指结构

2.1.2手掌结构

2.1.3驱动和传动系统

2.1.4三指灵巧手总体结构

2.2工作空间分析

2.2.1单指工作空间

2.2.2三指工作空间

2.3静力学分析

2.3.1雅可比矩阵的求法

2.3.2三指灵巧手运动方程的建立

2.3.2三个手指的雅可比矩阵

2.4驱动电机选取

2.5本章小结

第3章三指灵巧手控制系统

3.1总体方案设计

3.2方案一

3.2.1控制系统总体设计

3.2.2信号采集及处理系统

3.2.3系统通道结构

3.2.4电机驱动系统

3.2.5力传感器信号处理电路

3.2.6通讯电路

3.2.7时钟电路

3.2.8复位电路

3.3方案二

3.3.1控制系统总体设计

3.3.2位置检测系统

3.3.3电机驱动系统

3.4本章小结

第4章控制系统软件

4.1控制方案设计

4.2控制算法

4.3主程序

4.4串口通信程序

4.4.1串口初始化程序

4.4.2串口接收中断程序

4.4.3串口发送程序

4.5数据的采集和处理

4.5.1数据的处理

4.5.2 A/D转换程序

4.6 D/A转换程序

4.7本章小结

第5章实验

5.1三指灵巧手的实验系统

5.2控制系统的软硬件调试

5.2.1伟福仿真实验系统

5.2.2下位机控制系统

5.3单指轨迹规划实验

5.4单指力/位置混合控制实验

5.5本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果

致谢