基于Kinect的遠(yuǎn)程機(jī)械臂體感控制系統(tǒng)研究.pdf

1、一|碩士學(xué)位論文基于Kinect的遠(yuǎn)程機(jī)械臂體感控制系統(tǒng)研究ResearchonBodyControlSystemofRemoteRobotArmBasedonKinect作者姓名：裴蚩明專業(yè)(工程領(lǐng)域)：電扭皇電墨學(xué)號(hào)：21013020指導(dǎo)教師：型蘊(yùn)紅副塾援完成日期：壟Q!墨堡墨旦墨旦大連理工大學(xué)DalianUniversityofTechnology大連理工大學(xué)碩士學(xué)位論文摘要機(jī)器人技術(shù)是工業(yè)進(jìn)步的標(biāo)志，在某些危險(xiǎn)的工作環(huán)境中，它們

2、有著不可替代的作用。MicrosoftKinect傳感器問世后，體感機(jī)器人成了當(dāng)今的一個(gè)研究熱點(diǎn)，它有著巨大的潛在價(jià)值。本文設(shè)計(jì)了一個(gè)由FPGA控制的遠(yuǎn)程機(jī)械臂監(jiān)控系統(tǒng)，可以通過(guò)體感方式完成機(jī)械臂控制。機(jī)械臂本體采用六自由度串聯(lián)型機(jī)械臂，利用MATLABRoboticsToolbox建立了它的模型，并完成了機(jī)械臂的正運(yùn)動(dòng)學(xué)、逆運(yùn)動(dòng)學(xué)和軌跡規(guī)劃求解。本文采用Altera公司的EP2C8Q208型FPGA作為下位機(jī)主控芯片，編寫了Veril

3、ogHDL程序包括PWM方式舵機(jī)控制程序、串行通信發(fā)送和接收程序、解析上位機(jī)發(fā)送給FPGA的控制命令程序、加速度傳感器與FPGA的12C通信程序、角陀螺儀與FPGA之間的AD轉(zhuǎn)換程序等。上位機(jī)由LabVIEW編程，計(jì)算主要關(guān)節(jié)的夾角和腰部轉(zhuǎn)動(dòng)角度，實(shí)時(shí)顯示三維模擬機(jī)械臂的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，采用三種方式控制機(jī)械臂運(yùn)動(dòng)：上位機(jī)直接選擇控制舵機(jī)的編號(hào)、方向和角度對(duì)機(jī)械臂進(jìn)行運(yùn)動(dòng)控制：MATLAB與LabVIEW混合編程，輸入目標(biāo)點(diǎn)的三維坐標(biāo)，由MAT

4、LAB編寫的機(jī)械臂運(yùn)動(dòng)學(xué)反解程序進(jìn)行舵機(jī)轉(zhuǎn)角的自動(dòng)計(jì)算和控制；基于Kinect傳感器，用C群編寫了基于空間向量法計(jì)算人體雙臂關(guān)節(jié)角的程序，實(shí)現(xiàn)雙臂體感控制機(jī)械臂，其中，左臂負(fù)責(zé)機(jī)械臂肩關(guān)節(jié)、肘關(guān)節(jié)、腕關(guān)節(jié)俯仰的控制，右臂負(fù)責(zé)腰部、腕關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)和手指的控制。LabVIEW程序生成，exe可執(zhí)行文件，可移植性高。在上位機(jī)中，對(duì)雙臂各個(gè)關(guān)節(jié)夾焦進(jìn)行濾波，提出帶限幅的加權(quán)滑動(dòng)平均濾波算法，并與滑動(dòng)平均濾波算法、加權(quán)滑動(dòng)平均濾波算法進(jìn)行了對(duì)比分析。