六自由度機械手臂及移動機器人控制系統(tǒng)研究.pdf

1、機械手臂不僅要與工作環(huán)境進行交互，還要保證精確的操縱目標物，這對機械手臂的設計和控制提出了挑戰(zhàn)，但實際情況是大部分機械手臂不能自主移動，阻礙機械手臂向多功能方向發(fā)展，通過對移動機器人技術和六自由度機械手臂運動學的研究，本文中將兩者合理的結合，充分發(fā)揮機械臂的抓取空間物體的能力，使機械手臂自主運行到所需的工作區(qū)域，提出了在自主移動機器人平臺上裝備模塊化的六自由度機械手臂，使機器人具有自主移動和抓取功能的設計方案。
　　首先，提出了機

2、器人系統(tǒng)總體設計方案，并將其模塊化。系統(tǒng)底層采用高配置的ATmega128微處理器作為機器人運動控制核心，并通過串口通信，配合六自由度機械手臂舵機控制板QS16E，完成對機械手臂的控制。同時在四輪移動機器人車體上安裝紅外線模塊，超聲波測距模塊，霍爾傳感器測速模塊，達到感知周邊環(huán)境以及反饋小車運行速度的要求，單片機系統(tǒng)通過無線通信，完成抓取任務的發(fā)送和解析。
　　其次，建立了四輪車的運動學坐標系，并對其正逆向運動學進行分析，重點是對

3、六自由度機械手臂的數學模型的建立以及分析，通過經典的D-H法推導出機械手臂的運動學方程，完成六自由度機械手臂的正逆運動學分析，在此數學模型的基礎上，分別對機械手臂進行了關節(jié)坐標空間和直角坐標空間的軌跡規(guī)劃與仿真，為機械臂的抓取動作的實現打下基礎。
　　最后，搭建了移動機器人系統(tǒng)的開發(fā)環(huán)境，完成系統(tǒng)的程序設計，實現對機械手臂控制功能，進行了移動機器人的自主行走實驗，以及機械手臂抓取物體實驗，測試結果表明該設計在實驗室環(huán)境下可正常工作