【摘 要】
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随着气动技术的飞速发展,气动机械手在机械加工、食品配送及仿生机器人研发等方面有着越来越广泛的应用。根据校企共建气动研究中心建设规划,要求开发一种能够集实验、展示于
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随着气动技术的飞速发展,气动机械手在机械加工、食品配送及仿生机器人研发等方面有着越来越广泛的应用。根据校企共建气动研究中心建设规划,要求开发一种能够集实验、展示于一体的气动机械手实验平台。通过对项目的调研、可行性分析及方案论证,确定对解魔方气动组合机械手进行研究开发。该机械手以解魔方的趣味化过程展示气动元件优良性能,并为研究气动元件组合运动的稳定性、优化气动组合机械系统提供实验平台。对比多种解魔方的常用方法,本课题开发研究的解魔方气动组合机械手以魔方基本还原原理为基础,以适用于计算机编程的TM(Thistlethwaite Method)为解算方法。模拟人类解魔方过程中肘关节的摆动、小臂的推进与摆动、手指的夹持作用等基本动作,对解魔方气动组合机械手进行功能结构设计,对气动元件进行选型计算,采用气爪、摆动气缸、带导杆气缸以及肘部标准气缸完成对魔方的夹持、转动、机械臂推进、摆动等运动,使魔方每层得以旋转。对比RGB,HSV,HIS三种常见颜色空间模型的特性及用途,选择RGB模型完成颜色识别。以COMS摄像头为主要视觉媒介,通过Visio Studio对捕获到的魔方蓝、红、黄、绿、白、橙六色的r,g,b值进行统计分析,划分颜色判断区域。利用C#环境下Emgu CV工具,开发窗口互动式视觉系统,实现图像采集及颜色处理功能。以矩阵形式存储魔方颜色状态,通过点击窗口按键,获取该存储颜色状态并调入内部解算系统,得到魔方解算方案。根据气动机械手的工作要求,以PLC为下位机,设计PLC控制程序并对PLC控制系统进行分析,完成PLC控制程序调试。通过对窗口互动式魔方解算系统进行分析测试,可正确完成魔方图像处理、颜色存储及魔方解算,验证了系统有效性及可靠性。该解算系统有利于学生进行颜色处理实验。
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