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文档简介

仿人机械臂控制系统的设计和实现随着人工智能技术的发展,服务机器人也越来越智能化,机器人与人之间的交互越来越频繁,这对机器人的“人性化”提出了更高的要求。仿人机械臂与人体手臂的结构和运动方式类似,相较于传统工业机械臂,具有更好的亲和力,同时可以执行更加复杂的操作,更能胜任未来对机器人的要求。因此,研究服务机器人中仿人机械臂的控制问题具有一定的现实意义。论文设计了基于异构多核ZynqSoC的仿人机械臂控制系统,并且针对Zynq的特点和设计需求对系统实现进行了软硬件划分以提升系统性能。论文首先研究基于MEMS惯性传感器的动作捕捉方案,分析了传感器的数据预处理方法和基于数据融合的姿态解算算法,通过对人臂和仿人机械臂的结构和运动分析,确定了动作捕捉方案。其次,分析大臂、小臂及手腕的相对运动,通过姿态映射和姿态分解将人臂姿态转换成仿人机械臂的控制量,实现了仿人机械臂的遥操作。再次,研究基于几何法与解析法结合的仿人机械臂的逆运动学求解方法,并讨论轨迹规划;针对现有机械臂开环控制算法的不足之处,通过增加对机械臂的动作捕捉,提出了基于姿态反馈的控制算法,实现对仿人机械臂的闭环控制。论文最后是对相关算法进行仿真,分析相关性能指标;设计养老服务机器人平台,并在该平台上实现了仿人机械臂的控制方案并进行了测试。实验证明,论文提出的控制方

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