智能机器人手臂控制系统

　　引言

　　机器人诞生于20世纪，发展比较快，而且应用极其广泛，应用于抗震救灾，机械加工生产，科学研究，国防中，对人们的生产生活起到了巨大的影响，在生活与生产中早就成为了必不可少的生产力，加快了人类的进步和社会的发展，促进了国家先进生产力的提高，智能机器人越来越成为机器人制造的主流，采用无线传播系统，超声波传感测距，无线技术传播系统，能够使机器人更加先进，越来越容易被人们应用，对生产起到很大的促进作用。

　　1履带式移动机器人总体设计

　　1.1履带式移动机器人的运动机构设计

　　履带机器人的运动机构由履带式移动机构和五自由度机械臂两部分组成。履带式移动机构由两台步进电机分别驱动两条履带。五自由度机械臂由大臂、小臂及手腕构成，所有关节都由步进电机经谐波减速器进行驱动。两自由度云台安装在机械臂上，云台上的摄像机可完成全方位图像采集作业。

　　1.2履带式移动机器人的控制系统总体设计

　　该机器人的体系结构采用模块化结构，各个模块都是相对独立的运行，协调工作。

　　其中机器人微控制器系统主要是由多个单片机控制器组成，它们负责完成传感器的信息采集、电机控制以及与遥控计算机的通讯三大任务。机器人的运动控制及执行机构系统是机器人的动作执行部分，具体完成机器人的各个动作，如前进、后退、转弯等。

　　2履带式移动机器人的硬件设计

　　2.1移动机器人的微控制系统设计

　　机器人是由一个5自由度的关节式机械手和一个2自由度的履带组成，采用两级单片机控制，5个从单片机分别控制5个步进电机，作为关节控制驱动系统，接受主单片机的指令并执行指令，实现对各关节的运动控制等功能。同时两履带的两个步进电机需要两个从单片机控制，接受主单片机的指令，实现履带车转弯前进或后退等功能。从单片机还会接收极限位置传感器的信号，保证各驱动部件的运动在规定范围。

　　2.2履带式移动机器人的超声波感知模块设计

　　超声波传感器具有成本低廉，采集信息速率快，距离分辨率高，质量轻、体积小、易于装卸等优点。并且超声波传感器在采集环境信息时不存在复杂的图像匹配技术，不需要通过大量的计算获得距离数据，因此其测距速度快，实时性好。超声波传感器测距模块的设计

　　超声波传感器系统主要由超声波发生电路、超声波接收电路等模块组成，整个系统主要是由主单片机来控制，从而完成超声波信号的发射与接收。另外本系统设有接近开关，接近开关的触发响应以及移动机器人发出紧急停车信号、控制通讯等功能也都是通过主单片机SPCE061A来完成的，在移动机器人中，SPCE061A的UART编程设置是可编程控制的接口，通过编程控制设置通信方式、校验方式、波特率等[1]。为了对环境有充分的了解，获取足够的环境信息，建立有效的环境模型，必须采用多个传感器组成机器人的感知系统。该履带式移动机器人拟配备10个超声传感器，在机器人的前进方向按照15度的间隔配置7个，覆盖前方105度的区域，另外三个分别安装在正左方、正右方及正后方，可以用来探测穿过狭窄通道时的环境信息。激发换能器产生超声波信号[2]。

　　这套遥控系统由遥控计算机、移动机器人、数据无线通信系统，图像无线传输系统组成。图像无线传输系统将移动机器人前方的摄像头图像传输到遥控计算机上，合成立体图像，提供给操作者分析。数据无线通信系统负责在移动机器人和遥控计算机之间传递移动机器人的状态参数以及控制命令。