解魔方氣動組合機(jī)械手功能結(jié)構(gòu)設(shè)計與系統(tǒng)分析.pdf

1、隨著氣動技術(shù)的飛速發(fā)展，氣動機(jī)械手在機(jī)械加工、食品配送及仿生機(jī)器人研發(fā)等方面有著越來越廣泛的應(yīng)用。根據(jù)校企共建氣動研究中心建設(shè)規(guī)劃，要求開發(fā)一種能夠集實驗、展示于一體的氣動機(jī)械手實驗平臺。通過對項目的調(diào)研、可行性分析及方案論證，確定對解魔方氣動組合機(jī)械手進(jìn)行研究開發(fā)。該機(jī)械手以解魔方的趣味化過程展示氣動元件優(yōu)良性能，并為研究氣動元件組合運動的穩(wěn)定性、優(yōu)化氣動組合機(jī)械系統(tǒng)提供實驗平臺。
　　對比多種解魔方的常用方法，本課題開發(fā)研究的

2、解魔方氣動組合機(jī)械手以魔方基本還原原理為基礎(chǔ)，以適用于計算機(jī)編程的TM（Thistlethwaite Method）為解算方法。模擬人類解魔方過程中肘關(guān)節(jié)的擺動、小臂的推進(jìn)與擺動、手指的夾持作用等基本動作，對解魔方氣動組合機(jī)械手進(jìn)行功能結(jié)構(gòu)設(shè)計，對氣動元件進(jìn)行選型計算，采用氣爪、擺動氣缸、帶導(dǎo)桿氣缸以及肘部標(biāo)準(zhǔn)氣缸完成對魔方的夾持、轉(zhuǎn)動、機(jī)械臂推進(jìn)、擺動等運動，使魔方每層得以旋轉(zhuǎn)。
　　對比RGB，HSV，HIS三種常見顏色空間模

3、型的特性及用途，選擇RGB模型完成顏色識別。以COMS攝像頭為主要視覺媒介，通過Visio Studio對捕獲到的魔方藍(lán)、紅、黃、綠、白、橙六色的r，g，b值進(jìn)行統(tǒng)計分析，劃分顏色判斷區(qū)域。利用C＃環(huán)境下Emgu CV工具，開發(fā)窗口互動式視覺系統(tǒng)，實現(xiàn)圖像采集及顏色處理功能。以矩陣形式存儲魔方顏色狀態(tài)，通過點擊窗口按鍵，獲取該存儲顏色狀態(tài)并調(diào)入內(nèi)部解算系統(tǒng)，得到魔方解算方案。
　　根據(jù)氣動機(jī)械手的工作要求，以PLC為下位機(jī)，設(shè)計P