基于智能感应的多自由度机械臂系统的设计探讨
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的多自由度机械臂 系 统 的 设 计 和 实 现 进 行 研 究 分 析,
并重点探讨其中的 ４ 个 主 要 组 成 部 分,即 核 心 控 制 子
系统、传感子系统、开发控制子系统和智能信息控制子
系统的具体实现方案.
１ 智能机械臂系统设计思路
智能感应多自由度机械臂系统的主要核心设计思
路为操作简便和智 能 控 制. 因 此,可 以 将 智 能 感 应 多
软件主 要 由 ARDUIONIDE 开 发 环 境 程 序 和 舵 机 控
因此在核心控制中,需 要 电 机 智 能 驱 动 装 置 对 多 自 由
度机械臂进行控制和 信 息 存 储,在 接 收 到 核 心 控 制 中
心下达的驱动信息后能够准确地通过电机驱动来实现
机械臂多自由度的运动规划.
１．
１．
２ 智能机械臂核心控制子系统软件程序
智能感应多自由度机械臂核心控制子系统的控制
用相关感应元件接收信息来对ARDUION进行操作,通
过核心控制系统的集成开发环境来对相应的多自由度
机械臂进行电机驱动,使相应的多自由度机械臂在驱动
下准确地运动,从而控制多自由度机械臂能够在智能感
应下实现准确的作业.
１．
１．
１ 智能机械臂核心控制系统硬件设备
智能感应多自由度机械臂的核心控制系统硬件设
(
１． 山西交通职业技术学院,山西 太原 ０３００３１;２． 太原科技大学 机械工程学院,山西 太原 ０３００２４)
摘要:随着我国智能系统的不断进步和发展,在工业制造中已经逐渐采用机械手臂来满足工作环境多变 的 作
业需求,智能感应下的多自由度机械臂将成为未来工业生产的重要劳动力.智能感应和多自由度机械臂 系 统
自由度机械臂的控制 系 统 分 为 核 心 控 制 子 系 统、传 感
子系统、开发控制子 系 统 和 智 能 信 息 控 制 子 系 统 四 大
核心模块.核 心 控 制 子 系 统 主 要 由 以 ARDUION 控
制板为核心 的 硬 件 部 分 和 IDE 开 发 控 制 环 境 两 部 分
组成,硬 件 部 分 主 要 包 括 超 声 波 智 能 感 应 控 制 板、
备主要由 ARDUION UNO 控 制 板、超 声 波 智 能 感 应
控 制 板 以 及 电 机 智 能 驱 动 装 置 等 三 部 分 组 成.
ARDUION UNO控 制 模 块 是 当 前 世 界 上 ARDUION
性 价 比 最 高 的 控 制 模 块 之 一,其 核 心 主 体 为
ATMEGA３２８ 单机片.核 心 控 制 软 件 中,
ARDUIONIDE 开发环境中,确 保 接 收 的 信 息 能 够 准
确传导到 ARDUION UNO 控 制 板 中 进 行 处 理,从 而
保证信息的智能化和准确化.同样由于多自由度机械
臂的每一个自由度 都 受 到 单 独 的 舵 机 控 制 器 的 控 制,
U１６１０１１８);山西省交通运输厅科技计划项目 (
ARDUION控制板和 电 机 智 能 驱 动 装 置 三 部 分;传 感
子系统主要由超声 波 传 感 器 和 系 统 电 源 两 部 分 组 成;
开发控制子系统主要由机械臂舵机驱动和选择两部分
构成;智能信息控制子系统主要由智能信息控制板、智
能电源控制和信息执行系统三部分构成.
１．
１ 智能感应多自由度机械臂的核心控制子系统
关键词:智能感应;多自由度机械臂系统;控制系统
中图分类号:TP２７３ 文献标识码:A
０ 引言
智能感应的多自由度机械臂可以在高温高压以及
存在危险放射物的工 作 环 境 下 作 业,利 用 智 能 感 应 的
多自由度机械臂不仅可以改善军事工业的危险作业条
件,也能够在工业制 造 生 产 中 确 保 工 作 人 员 的 人 身 安
智能机械臂控制系统是基于 ARDUION 电子控制
原型平台实现的.智能机械臂核心控制子系统主要由
超声波智能感应控制板和 ARDUION 控制板以及电机
智能驱动装置三部分组成.在核心控制系统中,电源对
智能核心控制子系统的三部分进行电源供给,通过智能
传感模块接收超声波传感器的信息来对ARDUION的控
制模板进行命令下达.智能机械臂核心控制子系统利
全,同时还可以为工业生产节约生产成本,提高生产效
率.智能化机械臂系统的实现需要改变当前机械臂操
作复杂和应变能力差 等 特 点,为 此 应 用 智 能 控 制 和 传
感系统来实现智能感 应 的 多 自 由 度 机 械 臂 系 统,从 而
确保相应的工作人员能够实现超远距离的信息传输和
对智能机械臂生产作业的精准控制.本文对智能感应
ARDUION
IDE 开发环境是借助于 ARDUION UNO 控制板进行
程序开发的,从而确保 ARDUIONIDE 开发环境能够
利用 UNO 控制 板 的 各 个 不 同 的 传 感 器 来 感 知 环 境,
从而达到有效控制的目的.
硬件设备中的超声波智能感应控制板用于感应模
块 与 物 品 的 实 际 距 离 信 息,通 过 信 息 流 反 馈 到源自２０１９Ｇ１Ｇ
９);山西省研究生创新项目 (
２０１９SY４７３)
国家自然科学基金资助项目 (
收稿日期:２０２０
Ｇ０３
Ｇ１５;修订日期:２０２０
Ｇ０４
Ｇ０７
作者简介:张锦 (
１９８３
Ｇ),女,甘肃兰州人,讲师,在读博士研究生,研究方向为工业机器人,机械设计理论与控制.
２０２０ 年第 ２ 期 张锦,等:基于智能感应的多自由度机械臂系统的设计探讨
第 ２ 期(总第 ２１９ 期)
２０２０ 年 ４ 月
机 械 工 程 与 自 动 化
MECHANICAL ENGINEERING & AUTOMATION
No．
２
Ap
r．
文章编号:
１６７２
Ｇ６４１３(
２０２０)
０２
Ｇ０１８０
Ｇ０２
基于智能感应的多自由度机械臂系统的设计探讨
张 锦１,２,靳 炜１,殷玉枫２
的设计与实现,已成为我国工业制造业在世界生产制造业中取得核心竞争力的重要保障.对智能感应的 多 自
由度机械臂系统的设计和实现进行了研究分析,该系统可分为核心控制子系统、传感子系统、控制子系 统 和
智能信息控制子系统,重点对这四个子系统的组成及实现方法进行了探讨,以期为我国的制造行业和智 能 系
统的发展提供一定的参考.
并重点探讨其中的 ４ 个 主 要 组 成 部 分,即 核 心 控 制 子
系统、传感子系统、开发控制子系统和智能信息控制子
系统的具体实现方案.
１ 智能机械臂系统设计思路
智能感应多自由度机械臂系统的主要核心设计思
路为操作简便和智 能 控 制. 因 此,可 以 将 智 能 感 应 多
软件主 要 由 ARDUIONIDE 开 发 环 境 程 序 和 舵 机 控
因此在核心控制中,需 要 电 机 智 能 驱 动 装 置 对 多 自 由
度机械臂进行控制和 信 息 存 储,在 接 收 到 核 心 控 制 中
心下达的驱动信息后能够准确地通过电机驱动来实现
机械臂多自由度的运动规划.
１．
１．
２ 智能机械臂核心控制子系统软件程序
智能感应多自由度机械臂核心控制子系统的控制
用相关感应元件接收信息来对ARDUION进行操作,通
过核心控制系统的集成开发环境来对相应的多自由度
机械臂进行电机驱动,使相应的多自由度机械臂在驱动
下准确地运动,从而控制多自由度机械臂能够在智能感
应下实现准确的作业.
１．
１．
１ 智能机械臂核心控制系统硬件设备
智能感应多自由度机械臂的核心控制系统硬件设
(
１． 山西交通职业技术学院,山西 太原 ０３００３１;２． 太原科技大学 机械工程学院,山西 太原 ０３００２４)
摘要:随着我国智能系统的不断进步和发展,在工业制造中已经逐渐采用机械手臂来满足工作环境多变 的 作
业需求,智能感应下的多自由度机械臂将成为未来工业生产的重要劳动力.智能感应和多自由度机械臂 系 统
自由度机械臂的控制 系 统 分 为 核 心 控 制 子 系 统、传 感
子系统、开发控制子 系 统 和 智 能 信 息 控 制 子 系 统 四 大
核心模块.核 心 控 制 子 系 统 主 要 由 以 ARDUION 控
制板为核心 的 硬 件 部 分 和 IDE 开 发 控 制 环 境 两 部 分
组成,硬 件 部 分 主 要 包 括 超 声 波 智 能 感 应 控 制 板、
备主要由 ARDUION UNO 控 制 板、超 声 波 智 能 感 应
控 制 板 以 及 电 机 智 能 驱 动 装 置 等 三 部 分 组 成.
ARDUION UNO控 制 模 块 是 当 前 世 界 上 ARDUION
性 价 比 最 高 的 控 制 模 块 之 一,其 核 心 主 体 为
ATMEGA３２８ 单机片.核 心 控 制 软 件 中,
ARDUIONIDE 开发环境中,确 保 接 收 的 信 息 能 够 准
确传导到 ARDUION UNO 控 制 板 中 进 行 处 理,从 而
保证信息的智能化和准确化.同样由于多自由度机械
臂的每一个自由度 都 受 到 单 独 的 舵 机 控 制 器 的 控 制,
U１６１０１１８);山西省交通运输厅科技计划项目 (
ARDUION控制板和 电 机 智 能 驱 动 装 置 三 部 分;传 感
子系统主要由超声 波 传 感 器 和 系 统 电 源 两 部 分 组 成;
开发控制子系统主要由机械臂舵机驱动和选择两部分
构成;智能信息控制子系统主要由智能信息控制板、智
能电源控制和信息执行系统三部分构成.
１．
１ 智能感应多自由度机械臂的核心控制子系统
关键词:智能感应;多自由度机械臂系统;控制系统
中图分类号:TP２７３ 文献标识码:A
０ 引言
智能感应的多自由度机械臂可以在高温高压以及
存在危险放射物的工 作 环 境 下 作 业,利 用 智 能 感 应 的
多自由度机械臂不仅可以改善军事工业的危险作业条
件,也能够在工业制 造 生 产 中 确 保 工 作 人 员 的 人 身 安
智能机械臂控制系统是基于 ARDUION 电子控制
原型平台实现的.智能机械臂核心控制子系统主要由
超声波智能感应控制板和 ARDUION 控制板以及电机
智能驱动装置三部分组成.在核心控制系统中,电源对
智能核心控制子系统的三部分进行电源供给,通过智能
传感模块接收超声波传感器的信息来对ARDUION的控
制模板进行命令下达.智能机械臂核心控制子系统利
全,同时还可以为工业生产节约生产成本,提高生产效
率.智能化机械臂系统的实现需要改变当前机械臂操
作复杂和应变能力差 等 特 点,为 此 应 用 智 能 控 制 和 传
感系统来实现智能感 应 的 多 自 由 度 机 械 臂 系 统,从 而
确保相应的工作人员能够实现超远距离的信息传输和
对智能机械臂生产作业的精准控制.本文对智能感应
ARDUION
IDE 开发环境是借助于 ARDUION UNO 控制板进行
程序开发的,从而确保 ARDUIONIDE 开发环境能够
利用 UNO 控制 板 的 各 个 不 同 的 传 感 器 来 感 知 环 境,
从而达到有效控制的目的.
硬件设备中的超声波智能感应控制板用于感应模
块 与 物 品 的 实 际 距 离 信 息,通 过 信 息 流 反 馈 到源自２０１９Ｇ１Ｇ
９);山西省研究生创新项目 (
２０１９SY４７３)
国家自然科学基金资助项目 (
收稿日期:２０２０
Ｇ０３
Ｇ１５;修订日期:２０２０
Ｇ０４
Ｇ０７
作者简介:张锦 (
１９８３
Ｇ),女,甘肃兰州人,讲师,在读博士研究生,研究方向为工业机器人,机械设计理论与控制.
２０２０ 年第 ２ 期 张锦,等:基于智能感应的多自由度机械臂系统的设计探讨
第 ２ 期(总第 ２１９ 期)
２０２０ 年 ４ 月
机 械 工 程 与 自 动 化
MECHANICAL ENGINEERING & AUTOMATION
No．
２
Ap
r．
文章编号:
１６７２
Ｇ６４１３(
２０２０)
０２
Ｇ０１８０
Ｇ０２
基于智能感应的多自由度机械臂系统的设计探讨
张 锦１,２,靳 炜１,殷玉枫２
的设计与实现,已成为我国工业制造业在世界生产制造业中取得核心竞争力的重要保障.对智能感应的 多 自
由度机械臂系统的设计和实现进行了研究分析,该系统可分为核心控制子系统、传感子系统、控制子系 统 和
智能信息控制子系统,重点对这四个子系统的组成及实现方法进行了探讨,以期为我国的制造行业和智 能 系
统的发展提供一定的参考.