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摘要:本設(shè)計是一套機械臂的操控系統(tǒng)，系統(tǒng)由數(shù)據(jù)手套部分和機械臂部分構(gòu)成，采用目前工業(yè)界通用的意法半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的STM32F103RBT6單片機作為主控制芯片。數(shù)據(jù)手套部分采用型號為MPU9250的陀螺儀加速度計傳感器模塊對用戶手臂的姿態(tài)角度進行測量，然后利用卡爾曼濾波算法對所接收到的用戶手臂的姿態(tài)角度進行優(yōu)化濾波；采用彎曲傳感器flex2.2對用戶手掌的抓握動作（手掌彎曲程度）進行檢測，然后通過無線收發(fā)模塊NRF24L01將以上測量結(jié)果數(shù)據(jù)無線傳送到機械臂部分，然后機械臂部分將角度值以及手指彎曲程度值換算成相應(yīng)的PWM信號，再通過舵機驅(qū)動模塊來控制機械臂上的舵機轉(zhuǎn)動相應(yīng)的角度，最終實現(xiàn)機械臂對用戶手臂動作的模仿。 使用時，操作者先戴上數(shù)據(jù)手套，打開數(shù)據(jù)手套和機械臂上的開關(guān)后，機械臂會自動變?yōu)樗绞嬲沟淖藨B(tài)，然后用戶需要把手舒展平放，再按下數(shù)據(jù)手套上的校準按鈕，即可完成姿態(tài)校準并觸發(fā)機械臂與用戶的手臂的動作同步。
關(guān)鍵詞：STM32F103RBT6；MPU9250；卡爾曼濾波；機械臂；彎曲傳感器；NRF24L01
目錄 摘要 Abstract 1 緒論-1 1.1課題背景-1 1.2 本次設(shè)計主要內(nèi)容-1 2 系統(tǒng)概述-2 2.1 系統(tǒng)構(gòu)成-2 2.2 系統(tǒng)工作原理-2 2.3系統(tǒng)可行性分析-3 3系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)及電路設(shè)計-4 3.1 供電模塊-4 3.2 單片機模塊-5 圖3.2 單片機模塊-6 3.3 陀螺儀、加速度計、地磁傳感器-6 3.4 無線收發(fā)模塊-7 3.5 彎曲傳感器-8 3.6 舵機驅(qū)動模塊-9 3.7 機械臂-10 4系統(tǒng)軟件設(shè)計-13 4.1 系統(tǒng)軟件設(shè)計整體方案-13 4.2 數(shù)據(jù)手套部分的程序設(shè)計-16 4.2.1 MPU9250模塊程序設(shè)計-16 4.2.2 卡爾曼濾波算法-16 4.2.3 彎曲傳感器程序設(shè)計-19 4.2.4 NRF24L01模塊程序設(shè)計-20 4.3 機械臂的舵機控制程序設(shè)計-20 6系統(tǒng)調(diào)試-22 6.1開發(fā)環(huán)境-22 6.2硬件調(diào)試-22 6.3軟件調(diào)試-22 結(jié) 論-24 參 考 文 獻-25 附錄A 系統(tǒng)數(shù)據(jù)手套和機械臂電路原理圖-26 附錄B 實物圖照片-28 致 謝-29 |
