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本文中浅海平台自动检测装置实质上为一自动机械手臂,该机械手臂底座固定在平台上,另一端可伸入水下。机械手臂末端装有摄像机,对平台水下导管架进行图像采集,数据实时传输到平台上,用相关软件进行分析,确定导管架是否存在缺陷。
本文首先介绍了机械手臂的结构,并对机械手臂建立了数学模型。对每个关节建立了坐标系,采用齐次坐标变换的方法描述各坐标系之间的关系。随后对机械手臂进行了运动学分析得到运动学正解和运动学逆解。为方便进行运动学正解和逆解运算,采用MATLAB软件编写了运动学正解和逆解求解程序。为研究机械手臂操作速度与关节速度之间的关系,采用微分变换法推导出了机械手臂雅可比矩阵。
在对机械手臂进行运动学分析的基础上,本文利用OpenGL,软件开发了自动检测机械手臂运动仿真程序,将运动学逆解运算得到的数据输入该程序中,该程序则会仿真出机械手臂的运动轨迹和最终位置。根据仿真结果可以提前知道机械手臂将要进行的运动,进而决定是否让机械手臂执行该运动。
本文为解决求解机械手臂动力学方程复杂繁琐的困难,引入了动态仿真软件ADAMS,运用该软件对机械手臂进行了动力学仿真分析,得到了机械手臂各部分位移-时间、速度-时间、加速度-时间曲线图。
最后,本文对机械手臂控制系统作了介绍。控制系统采用上、下位初
控制方式,即上位机为PC机完成主要的运算,下位机为单片机完成对电机的控制。控制系统由串口通讯电路、单片机、环形分配器、驱动电路、步进电机等部分组成。根据运动学运算仿真结果,当决定机械手臂执行运动时,将运动学逆解的数据即机械手臂四个关节转动角度,通过计算机串口输入到单片机,单片机控制机械手臂四个关节步进电机的转动,最终完成整个机械手臂的运动。