基于Arduino的六轴机械臂的设计与实现

发布时间：2021-08-19 00:50

　　随着老龄化社会的到来,劳动力缺乏,劳动力成本上升现象越来越普遍,工业机械臂的发展越来越受到人们的重视。但是目前大型的工业机械臂由于其成本高,体积庞大,操作复杂,不利于在中小企业的生产线上进行普及,而“机器代人”需求较大的劳动力密集型企业又以中小企业居多。基于以上背景,设计实现一款小型机械臂是十分有必要的。本文首先对小型六轴机械臂进行了运动学分析,使用MATLAB和RoboticsToolbox对设计实现的小型六轴机械臂进行了建模,并对其运动空间进行了仿真,同时对比了两种轨迹规划方法。本文设计的小型六轴机械臂由Arduinouno开发板和STM32开发板组成。其中STM32主要用来实现舵机动作的控制,Arduino开发板主要作用是实现机械臂上的各类传感器信息的读取。本文在传统机械臂PID控制器的基础上,提出了一种基于模糊控制原理的参数自适应PID控制器,该控制器将系统的偏差与偏差变化率作为模糊控制器的输入,通过输出PID控制器三个参数的变化量来实时调整PID参数,实现PID在机械臂控制上的智能化和非线性化。实验表明,本文设计实现的小型六轴机械臂与同类基于传统PID控制器或回归神经网络算法... 

【文章来源】：云南大学云南省 211工程院校

【文章页数】：75 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图１．１技术路线图??４??

图２．２机械臂模型??六轴机械臂由六个转动副构成，机械臂的关节分布方式参考现有成熟的工??业机器人进行设计，如图２．２所示。第一旋转关节为垂直于地面的旋转轴，第??二、第三和第五旋转关节都为平行与地面的旋转轴，第四和第六旋转关节为与??连杆方向平行的旋转轴：??为了使运动方程便于计算，必须让表达式简洁，默认采取下列两种方法：??将机械臂置于初始位置，然后由该小型六轴机械臂模型的底座开始设立基坐标??系，机械臂模型轴的正向为垂直向上，原点位于关节】的轴线上，面??平分机械臂的工作空间。使ｘ，．与＾＋＾具有一样的方向，坐标原点的高度也一??样。??基于上面的方法。建立小型六轴机械臂坐标系如下，机械臂４，?５，?６关节轴线??相交于同一个点，这个点可以设为连杆坐标系６＞４ｘ４ｒ４ｚ４、Ｇ＞６Ａｙ＾ｚ６的坐??标原点

连杆的各个Ｄ—Ｈ参数定义如下：??ｆｌｙ表示连杆长度，表示连杆扭角，＜？表示连杆偏置，３表示关节本文设计的机械臂机械臂参数如下：ｄ＝３５ｍｍ，＜３２＝ｌ〇５ｍｍ，么＝１００ｍｍ见表２．１。??表２．１?Ｄ－Ｈ参数表??０丨?？，＿１?０?范围??００００?－１３５。？１３〇，?－９０°?ａ，?〇?－１８０。？４５〇，?０?〇?－４５。？］８０－。－。？


本文编号：3350947