基于惯性模块和网络的手臂对机械手远程同步控制技术

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远程同步控制有很多用途,在环境复杂危险的情况下,通过这种方式控制机器人代替人类完成工作,能保护人类的安全。而一些科研探索任务中,人员不方便现场操作,也可以远程同步控制机器人来做采样拍摄等工作。美国火星探索用机器人就具有这种远程控制功能。本文主要实现了无线惯性模块的姿态信号实时采集,以及利用采集到的姿态信号进行对机械手的远程同步控制。文中主要解决了三个任务,第一个任务是实现了无线惯性模块的姿态测量,通过软件开发工具包的编程,成功采集到了实时姿态信号,而且可以多个模块同时采集。第二个任务是实现姿态信号的远程传输,传输基于网络,通过对模式和协议的选择,最终确定了采用服务器/客户端模式,利用TCP协议编程实现信号的传输。第三个任务是对机械手的实时控制,考虑到姿态控制信号一直刷新,反馈系统效果不大,所以控制系统采用简洁的开环系统控制,机械手舵机控制器通过串口接收到控制指令,执行完一条指令后,短暂暂停后就开始接收和执行下一条指令。另外,本文还对整个设计的实时性进行了改进,改进的策略也是从三个任务分别进行改进。信号采集部分主要通过设置硬件和更改数据刷新频率,传输部分通过调用TCP通讯中解决拥塞问题的函数进行调节,控制机械手部分,采用SYNC WRITE指令模式代替单条指令依次发送的模式,以节约控制时间。文中利用无线惯性模块,机械手和有网络连接的两台电脑,成功搭建了一个简单的远程同步控制系统,虽然在实时性和姿态精准度上还有很多问题需要解决,但是通过进一步的改进设计方案,应该可以解决这些问题。鉴于这个方向有广泛用途,很有研究前景,所以有继续研究的价值。
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