簡介：綠色質(zhì)量觀察作者簡介于文龍1991，男，碩士研究生，研究方向為控制工程。關(guān)于助老機械手臂的設(shè)計THEDESIGNOFTHEOLDMECHANICALARM于文龍（山東科技大學(xué)電氣與自動化工程學(xué)院,山東青島266590）YUWENLONGCOLLEGEOFELECTRICALENGINEANDAUTOMATION,SHANDONGUNIVERSITYOFSCIENCEANDTECHNOLOGY,SHANDONGQINGDAO266590）摘要當(dāng)今社會，老年人在整個社會群體中占據(jù)重要的比例。老年人的需求越來越引起人們的重視。在此背景下，該文設(shè)計了一款助老機械手臂來幫助老年人對物體進行抓取，滿足老年人日常生活的需要。文中簡單介紹了機械手臂的機械本體結(jié)構(gòu)，對系統(tǒng)的工作流程進行了說明和講解，分析介紹了系統(tǒng)的硬件和軟件組成，設(shè)計了以STM32單片機為核心的控制系統(tǒng)。整套系統(tǒng)采用上下位機的控制形式，選用舵機驅(qū)動手臂關(guān)節(jié)，在系統(tǒng)軟件控制下，實現(xiàn)各種功能。關(guān)鍵詞機械手臂；本體結(jié)構(gòu)；控制系統(tǒng)；舵機中圖分類號TP2413文獻標(biāo)識碼A文章編號10030107201703003805ABSTRACTINTHEMODERNSOCIETY,THEELDERLYOCCUPYANIMPORTANTPROPORTIONINTHEENTIRESOCIALGROUPSTHENEEDSOFTHEELDERLYATTRACTMOREANDMOREPEOPLESATTENTIONINTHISCONTEXT,THISARTICLEDESIGNEDAMECHANICALARMTOHELPTHEELDERLYTOCRAWLTHEOBJECTFORMEETINGTHENEEDSOFTHEELDERLYDAILYLIFEINTHISPAPER,THEMECHANICALSTRUCTUREOFTHEMANIPULATORISBRIEFLYINTRODUCED,ANDTHEWORKINGFLOWOFTHESYSTEMISEXPLAINEDTHEHARDWAREANDSOFTWARECOMPONENTSOFTHESYSTEMAREINTRODUCEDANDTHECONTROLSYSTEMWITHSTM32ISDESIGNEDTHEROBOTADAPTSCONTROLFORMOFTWOPIECEOFSINGLESHIPCONTROL,WHICHDRIVESTHEMOVEMENTJOINTSBASEDONSTEERINGENGINEWECANACHIEVEITSVARIOUSFUNCTIONSWITHTHESOFTWARESYSTEMCONTROLKEYWORDSMECHANICALARMMECHANICALSTRUCTURECONTROLSYSTEMSTEERINGENGINECLCNUMBERTP2413DOCUMENTCODEAARTICLEID100301072017030038050引言隨著醫(yī)療水平的提高和人們生活水平的改善，我國的老年人數(shù)量呈現(xiàn)整體上升趨勢，我國正在逐步進入老齡化社會。經(jīng)過人口普查，當(dāng)前我國的人口不同年齡段的人口情況如圖1所示。圖1各年齡段人口比例圖從圖1中我們可以得知，老年人在我們?nèi)丝诳倲?shù)中占有重要比例。且在二十年之后，老年人的數(shù)目和比例更會有較大的提升，因此他們的生活需求很值得引起人們的重視。越來越多的老年人一方面給個人和家庭造成了嚴(yán)重的負擔(dān)，另一方面還給國家的醫(yī)療系統(tǒng)和社會保障體系產(chǎn)生巨大的壓力。在當(dāng)前情況下，如何解決生活不能自理的老年人的護理問題已經(jīng)成了我們當(dāng)前的嚴(yán)重社會問題之一1。隨著年齡的增加，老年人的身體機能會發(fā)生一系列的退化。所以在不久的將來，我國社會對于老年人保健產(chǎn)品的需求量將是十分巨大的。面對這一難題，科技是解決這一問題的唯一途徑。近年來，機器人行業(yè)的工作重心比例發(fā)生了極大的改變，不僅僅像過去那樣高度集中于生產(chǎn)制造業(yè)。相反，越來越多的機器人廠家看到老年人群體的潛在需求，為助老產(chǎn)品的開發(fā)做出了巨大的38圖5STM32單片機核心主控圖STM32單片機在整套系統(tǒng)中起著重要的作用。STM32有13個ADC，這些ADC既能夠獨立使用，也能夠采用雙重模式。STM32的ADC是12位逐次逼近型的模擬、數(shù)字轉(zhuǎn)換器。它有18個通道，可以測量2個內(nèi)部和16個外部信號源，各個通道的A/D轉(zhuǎn)換可以單次、連續(xù)、掃描或間斷模式執(zhí)行2。ADC的結(jié)果可以存儲在16位的寄存器中STM32F103系列最少都有兩個ADC，這里選擇的STM32F103ZET包含三個ADC。STM32的ADC的最大轉(zhuǎn)換速率為1MHZ，轉(zhuǎn)換時間也就是1ΜS，ADC的時鐘不要超過14MHZ，否則會導(dǎo)致結(jié)果精準(zhǔn)度下降。在系統(tǒng)工作過程中，STM32單片機不斷獲得手指端力敏傳感器的電壓數(shù)據(jù)。并將其轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號并傳輸?shù)缴衔粰C。2FSR力敏傳感器的設(shè)計FSR薄膜壓力傳感器屬于力敏傳感器的一種。相對于其他力傳感器，F(xiàn)SR傳感器有著突出的特點，比如靈敏度高、厚度較小、持久耐用等等?；谶@一系列的突出優(yōu)點，該傳感器的本質(zhì)是當(dāng)壓力值發(fā)生改變時，傳感器內(nèi)部的電阻會發(fā)生改變。在輸入電壓不變的情況下，隨著壓力的增大，輸出的電壓會增大。輸出的電壓信號輸入STM32單片機進行模數(shù)轉(zhuǎn)換，傳送到上位機。在助老機械手的控制系統(tǒng)中，我們選用的FSR型號為FSR400，實物圖如圖6所示。圖6FSR400實物圖40
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