移動機器人力覺操控系統(tǒng)的設計與實現(xiàn).pdf

1、隨著移動機器人在工業(yè)、國防、宇宙空間、海洋開發(fā)、醫(yī)療康復等領域的廣泛應用，移動機器人操控技術得到了快速發(fā)展。盡管自主導航、無線遙控等機器人操控技術已越來越普及，但人工操控技術憑借其獨特的安全性、可靠性等優(yōu)點在機器人操控領域具有非常重要的工程應用價值。本文以Mecanum輪式全向移動機器人為研究對象，設計了一套基于力覺的人工操控系統(tǒng)，用于操控機器人實現(xiàn)全向運動。本文主要研究內(nèi)容包括:
　　1.基于無線遙控技術和人機交互技術，提出了一

2、套以Mecanum輪式全向移動機器人為對象，集無線遙控與“助力式”人工操控兩種功能于一體的移動機器人力覺操控系統(tǒng)整體方案。詳細論述了系統(tǒng)的基本工作原理，并對力覺操控系統(tǒng)的總體構成做了介紹，其中對系統(tǒng)重要構成——力覺操控裝置進行了整體結構設計，具體包括力檢測機構、多工位旋轉定位機構、以及吸盤底座等機構的設計。
　　2.針對Mecanum輪式移動機器人的全向運動特點，提出三維力/力矩傳感器即可滿足機器人人工操控需要;詳細闡述了三維力/

3、力矩傳感器的設計過程，具體包括:基于已有的六維力傳感器設計經(jīng)驗，提出了一種改進的“雙孔獨立十字梁型”彈性體結構;通過有限元靜力分析和路徑映射分析分別確定了合理較優(yōu)的彈性體結構尺寸和應變片最佳布片位置，并據(jù)此設計了應變片“全橋”組橋方案;基于傳感器整體方案和彈性體受力分析，給出了該傳感器輸出信號（電壓）與輸入信號（力/力矩）的關系式，從理論上對傳感器測力原理進行了分析。
　　3.以stm32芯片為主控制芯片，采用模塊化電路設計思想完

4、成了力覺操控系統(tǒng)的硬件設計，主要包括電源模塊、節(jié)能模塊、無線通信模塊以及信號采集模塊等。同時，依據(jù)系統(tǒng)工作流程完成了軟件系統(tǒng)設計，并對AD轉換、串行通訊和無線通訊等模塊進行了詳細闡述。
　　4.完成了力覺操控裝置（包括力傳感器）的樣機制造，并進行了力傳感器的標定實驗和移動機器人力覺操控系統(tǒng)的整機調(diào)試實驗。通過標定實驗獲得了該力傳感器的標定矩陣，并分析了該傳感器的靈敏度、線性度等特性;力覺操控系統(tǒng)的調(diào)試實驗結果表明:該力覺操控系統(tǒng)能