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    多控机械臂物联网系统设计作者:未知   摘 要:在工业或日常生活中,智能机械臂因为其仿生性,给予人类巨大的帮助,大量应用于工业生产、科研考察等环境中。本系统选取STM32单片机作为机械臂核心抑制器,通过移植操作系统与Qt界面到S3C2440开发板并在其上建立局域网服务器,最后实现了机械臂的多种抑制方式,能够通过手机APP端、PC、感应手套对机械臂进行操控,还能够让其自动运行。同时亦可通过摄像头对机械臂进行实时监控。
  关键词:手势感应 机械臂 局域网 监控
  中图分类号:TP399;TN923 文献标识码:B 文章编号:1674-098X(2017)09(c)-0010-02
  Abstract: In industrial or daily life, the intelligent mechanical arm is a great help to mankind because of its imitative nature, and has been widely used in industrial production, scientific research and research environment. This system uses STM32 microcontroller as the core controller of mechanical arm, by the transplantation of operating system and the Qt interface to the S3C2440 development board and the establishment of the LAN server in the end, to achieve a variety of mechanical arm control mode, through the mobile phone APP terminal, personal PC, induction gloves manipulation of the mechanical arm, also can make the automatic operation. At the same time, the robot can also be monitored by video camera in real time.
  Key Words: Gesture-sensing; Mechanical arm; Local area network; Monitoring
  �那度胧郊际醯某鱿值较衷冢�为人类带来了无数的便利,智能生活、智能生产等许多观念让人类的一系列生活方式因这一技能而改变。在工业或日常生活中,智能机械臂因为其仿生性,给予人类巨大的帮助,大量应用于工业生产、科研考察等环境中。随着嵌入式技能的发展,工业生产也越来越自动化,若是机械臂与物联网联合起来,将会使得工业生产与科考技能更加进步,通过多种抑制方式与物联网系统,让机械臂具备多种功能,适应不同环境与人群,并具备各种数据传输功能,能够更好地完成事务需求。
  1 整体系统设计方案
  本系统使用STM32[1-2]作为机械臂终端的抑制核心,通过安装蓝牙HC-05模块与无线模块,以便实现手机APP抑制与手势感应抑制,同时通过移植linux操作系统与Qt界面[3-5]到S3C2440开发板上,并使用串口与STM32抑制的机械臂终端进行通讯,添加摄像头模块,并建立服务器,为局域网内所有PC机上的Qt客户端提供抑制与监视机械臂的服务。硬件系统框图如图1所示。
  对于机械臂手势感应手套,主要是通过一个STM32单片机芯片作为主抑制器,连接三轴加速度传感器模块与无线模块,采集人手的位置信息,再通过无线模块发送到机械臂终端。手势感应手套硬件设计如图2所示。
  2 系统的主要研讨功能与设计要求
  本系统的主要研讨功能主要概述为以下几点。
  (1)如何设计一个机械臂终端作为蓝牙数据接收端,接收数据的同时让主控芯片判断数据,然后对机械臂进行操作。
  (2)如何设计一个蓝牙的手机抑制端的通讯协议来对机械臂进行抑制。
  (3)如何设计一个无线手势感应手套来采集人体手臂的数据,进而实现对机械臂进行抑制,其中的无线传输协议如何制定。
  (4)如何让机械臂进行自动搬运功能,自动化程序如何设计。
  (5)如何使用S3C2440芯片对摄像头进行抑制,并采集图像数据后显示于LCD,同时设计一个服务器程序,将图片信息发送给每一个客户端,使局域网内的客户端都能够看到摄像头采集的数据。
  基于以上研讨功能,本系统设计要求如下。
  (1)通过手机APP能够抑制机械臂进行操作。
  (2)机械臂能够完成一系列展示动作。
  (3)机械臂有摄像头,可对机械臂或周围环境进行视频监控。
  (4)能够在局域网内对机械臂进行操控。
  (5)在linux或Windows操作系统上设计操控与监视的客户端软件。
  3 系统的特色和创新点
  本系统的特色可概述为:选取手机APP端、电脑客户端、手势感应手套及自动运行等多种抑制方式,在不同的事务环境下切换符合的抑制方式,使得机械臂能够更好地应用于不同的事务,削减操作难度。选取S3C2440移植Linux系统,并搭建服务器,管理机械臂终端,配合摄像头,让用户通过Qt客户端能够更好地进行远程操作,并且平安可靠,拓展性强。
  本系统的创新点:选取手势感应手套对人体的手势数据进行采集,使得机械臂能够模仿人体手臂动作,能够应用于一些类人的机械抑制,削减抑制难度。摄像头能够监控并判断机械臂是否运动或周围的环境是否有运动的物体,通过这一功能能够监控机械臂的运动状态或无人工场是否有人进入。
  4 结语
  在设计多控机械臂物联网系统时,赋予其多种抑制方式与多种功能,较之普通的机械臂,有以下优点:
  (1)使用手机蓝牙进行直接精确抑制,使机械臂能够做出不同动作,方便快捷,符合家庭中的民用机械臂使用。
  (2)使用电脑Qt客户端对机械臂进行抑制,方便工业生产中的远程抑制。
  (3)使用手势感应手套对机械臂进行抑制,使得人能够方便快捷的抑制机械臂,如同抑制自己的手一般,此项功能能够应用于人型机器人,比其他操控方式更能快速抑制,更能符合人类形态的机器人的操控。
  (4)本设计配置了实时监控的摄像头,在局域网的任意一台电脑都能够实时监控或抑制机械臂,为远程抑制和实时明白信息提供便利。
  随着嵌入式技能的发展,工业生产也越来越自动化,若是机械臂与物联网联合起来,将会使得工业生产与科考技能更加进步,通过多种抑制方式与物联网系统,让机械臂具备多种功能,适应不同环境与人群,并具备各种数据传输功能,能够更好地完成事务需求。
  参考文献
  [1] 蒙博宇.STM32自学笔记[M].北京:北京航空航天大学出版社,2012.
  [2] 刘火良,杨森.单片机与嵌入式:STM32库开发实战指南[M].北京:机械工业出版社,2013.
  [3] 冯利美,冯建.嵌入式Linux C语言程序设计基础教程[M].北京:人民邮电出版社,2013.
  [4] 韩少云,奚海蛟,谌利.基于嵌入式Linux的Qt图形程序实战开发[M].北京:北京航空航天大学出版社,2012.
  [5] 程姚根,苗德行.嵌入式操作系统(Linux篇)[M].北京:人民邮电出版社,2014.
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