对桥梁裂缝进行长期的监测对于桥梁的安全营运及其寿命的评估具有重要意义。由于大多数桥梁的结构裂缝都主要产生在桥梁底部,使人工检测和自动检测都特别困难。目前国内外对桥梁裂缝的检测还停留在人工检测阶段,由于各种人为因素的影响,使得桥梁裂缝的检测质量和效率都难以保证。本文提出开发无载人大型机械臂,配以视频跟踪和图像检测手段对人员不易到达的桥梁底部进行检测,有望提高桥梁结构裂缝的检测质量和效率。 本文设计了机械臂的总体结构,并对其主体部分的顺序逻辑控制进行了规划。本文的主要工作是机械臂终端多自由度视频头调节机械手的运动学建模及其参数自适应模糊PID控制系统的设计。以五自由度机械手为研究对象,综合应用微机控制技术、嵌入式系统技术、PWM脉宽直流调速技术和光电检测技术,围绕着多自由度机械手的参数自适应模糊PID复合控制做了几个方面的工作,其具体内容与结果如下: 1.建立了五自由度机械手的运动学模型,针对该模型建立了其运动学方程并求得逆运动学解。 2.对参数自适应模糊PID控制算法进行了仿真,编制了自适应模糊PID控制规则,并推导自适应模糊控制查询表。 3.采用集散控制方式实现机械手的控制。自行设计了单关节角位移的单片机控制装置(控制节点),包括光电编码电路、信号调理电路、方向鉴定电路、直流电机的PWM调速电路以及串行通信总线电路。 4.采用Visaul c++以及MPALB IDE作为开发平台,编写主控程序以及单关节的单片机自适应模糊PID控制软件。 5.在仿真研究和实验研究的基础上比较了Ziegler-Nichols PID和参数自适应模糊PID控制的控制效果,并给出了实验结果分析。