基于Leap Motion手势识别和Android平台的双臂机器人控制系统设计

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上个世纪五六十年代,计算机的飞速发展,各种以计算为基础的衍生品也孕育而生,其中机器人就是其中之一。社会的快速发展,生产力的提高,人们不单单局限于满足自身的温饱问题,而考虑采用各种工具和方法,协助甚至完全取代人们,随之而来的就是机器人的出现。随着生活水平的提高,我们需要更多种类的机器人,也需要更多的人机交互方式来控制机器人,帮助我们完成工作。所以当下对于机器人课题的研究已经成为热点。在这个前提下,本文提出Leap Motion手势识别和Android平台的双臂机器人控制系统设计的研究。本次设计的双臂机器人拥有两条五自由度机械臂和全向运动底盘,及其一个可以活动的头部。通过Leap Motion对手势动作的捕捉识别,利用NRF24L01P无线控制机械臂,无死角抓取物体。利用Android程序连接WIFI发送控制字符,来控制全向运动底盘和头部。全向运动底盘拥有十余种不同的运动方式,可以轻松的越过各种障碍物。本文从理论分析到具体实现进行描述,主要研究内容如下:(1)对机器人的控制理论和无线通讯技术进行介绍。(2)在满足的需求前提下,对双臂机器人进行结构和功能设计。并对双臂机器人设计结构进行说明,并从运动学和控制学两个方面对机器人的机械臂,全向运动底盘分析。(3)从硬件选取和软件设计两个方面对机器人功能进行实现。首先对所需要用到的电机,以及其它模块进行选择和功能介绍。然后利用Processing和Eclipse平台完成对机械臂,运动底盘和头部的上位机软件设计。再用Arduino IDE对机器人各个部位下位机软件进行设计。(4)完成机器人各部位的组装,并对机器人的各项功能进行调试,以及记录下测试数据,将机器人调试到最佳状态。最终在提出的需求下,对机器人的设计以及功能完成了实现。本次设计采用两种不同的控制方式分别控制双臂机器人不同的部位,尤其采用Leap Motion进行手势控制,更是突破传统的操作方式,为人机交互增添了更多的方式。整体机器人都由无线控制,适用场合多样化,可应用到工业,科学,军事很多领域中。
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