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六自由度机械手臂及移动机器人控制系统研究
资料介绍
机械手臂不仅要与工作环境进行交互，还要保证精确的操纵目标物，这对机械手臂的设计和控制提出了挑战，但实际情况是大部分机械手臂不能自主移动，阻碍机械手臂向多功能方向发展，通过对移动机器人技术和六自由度机械手臂运动学的研究，本文中将两者合理的结合，充分发挥机械臂的抓取空间物体的能力，使机械手臂自主运行到所需的工作区域，提出了在自主移动机器人平台上装备模块化的六自由度机械手臂，使机器人具有自主移动和抓取功能的设计方案。
首先，提出了机器人系统总体设计方案，并将其模块化。系统底层采用高配置的ATmega128微处理器作为机器人运动控制核心，并通过串口通信，配合六自由度机械手臂舵机控制板QS16E，完成对机械手臂的控制。同时在四轮移动机器人车体上安装红外线模块，超声波测距模块，霍尔传感器测速模块，达到感知周边环境以及反馈小车运行速度的要求，单片机系统通过无线通信，完成抓取任务的发送和解析。
其次，建立了四轮车的运动学坐标系，并对其正逆向运动学进行分析，重点是对六自由度机械手臂的数学模型的建立以及分析，通过经典的D-H法推导出机械手臂的运动学方程，完成六自由度机械手臂的正逆运动学分析，在此数学模型的基础上，分别对机械手臂进行了关节坐标空间和直角坐标空间的轨迹规划与仿真，为机械臂的抓取动作的实现打下基础。
最后，搭建了移动机器人系统的开发环境，完成系统的程序设计，实现对机械手臂控制功能，进行了移动机器人的自主行走实验，以及机械手臂抓取物体实验，测试结果表明该设计在实验室环境下可正常工作，达到了预期设计要求。
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