可視化智能化機(jī)械手設(shè)計(jì)方案分析

機(jī)械手在現(xiàn)代社會(huì)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于制造業(yè)，航空航天業(yè)，軍事業(yè)，同時(shí)也將進(jìn)入服務(wù)業(yè)，移動(dòng)機(jī)械手是近年來(lái)迅速發(fā)展起來(lái)的高新技術(shù)密集的機(jī)電一體的產(chǎn)品。隨著社會(huì)生產(chǎn)技術(shù)的飛速發(fā)展，移動(dòng)機(jī)械手的應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)展。從自動(dòng)化生產(chǎn)線到海洋資源的探索，乃至太空作業(yè)等領(lǐng)域，機(jī)械手已成為高技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)具有代表性的戰(zhàn)略目標(biāo)。然而就目前的機(jī)械手技術(shù)水平而言，機(jī)械手在信息的獲取、處理及控制能力等方面都是有限的，對(duì)于復(fù)雜的工作任務(wù)及多變的工作環(huán)境，機(jī)械手的能力更顯不足。隨著移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的到來(lái)、嵌入式技術(shù)及軟件技術(shù)的快速發(fā)展，越來(lái)越多的高性能嵌入式芯片的出現(xiàn)，嵌入式操作系統(tǒng)的快速發(fā)展，并且應(yīng)用到嵌入式處理器中，促進(jìn)了移動(dòng)機(jī)械手向更加向智能化方向發(fā)展。本文以TI公司的OMAP4430異構(gòu)多核處理器為核心，Android手機(jī)為控制終端，實(shí)現(xiàn)了一款基于搖桿手柄操作的可視化移動(dòng)機(jī)械手?？刂平K端Android手機(jī)響應(yīng)搖桿事件控制移動(dòng)機(jī)械手操作。同時(shí)借助OMAP4430異構(gòu)多核處理器在視頻編解碼上的強(qiáng)大優(yōu)勢(shì)實(shí)現(xiàn)了對(duì)720P視頻的實(shí)時(shí)無(wú)線傳輸。為了提高移動(dòng)機(jī)械手的控制精度和相應(yīng)速度，采用直流馬達(dá)驅(qū)動(dòng)機(jī)械手運(yùn)動(dòng)并采用實(shí)現(xiàn)180級(jí)別角度和速度的7個(gè)AX-12馬達(dá)來(lái)提供更大的力矩。最后通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證本次設(shè)計(jì)的可行性。
　　1硬件平臺(tái)
　　本次設(shè)計(jì)的可視化遠(yuǎn)程遙控移動(dòng)機(jī)械手硬件部分主要分為OMAP4430開(kāi)發(fā)板、Android手機(jī)、車體及機(jī)械手馬達(dá)三部分。
　　1.1 OMAP4430開(kāi)發(fā)板
　　OMAP4430是TI公司的實(shí)現(xiàn)了高性能和低功耗完美平衡的Soc，其內(nèi)部主要包括四個(gè)處理引擎：基于ARMv7l指令集的SMP Cortex-A9 1Ghz雙核處理器，可編程多媒體硬件加速引擎IVA-HD及協(xié)處理核Cortex-M3，高性能的圖像顯卡Power SGX540及提供圖像視頻并行計(jì)算的ISP.其中IVA-HD多媒體加速引擎內(nèi)部有7個(gè)針對(duì)各種視頻編解碼而設(shè)計(jì)的加速引擎，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)720P視頻的實(shí)時(shí)編解碼。其內(nèi)部示意圖如圖1所示：
　　
　　圖1 OMAP4430內(nèi)部引擎示意圖
　　1.2 Android平臺(tái)
　　Android是一個(gè)以Linux為基礎(chǔ)的開(kāi)放源代碼移動(dòng)設(shè)備操作系統(tǒng)，主要用于移動(dòng)設(shè)備，由Google成立的Open Handset Alliance持續(xù)領(lǐng)導(dǎo)與開(kāi)發(fā)中。Android具有開(kāi)源、良好的可移植性等成為全球第一大智能手機(jī)操作系統(tǒng)。本次設(shè)計(jì)Android手機(jī)采用聯(lián)發(fā)科Cortex-A7處理器，支持無(wú)線網(wǎng)卡AP熱點(diǎn)，支持H264硬解碼。
　　1.3移動(dòng)機(jī)械手
　　移動(dòng)機(jī)械手由運(yùn)動(dòng)小車和機(jī)械手組成，運(yùn)動(dòng)小車負(fù)責(zé)地面移動(dòng)，而機(jī)械手通過(guò)旋轉(zhuǎn)6個(gè)馬達(dá)關(guān)節(jié)來(lái)完成捉取地面目標(biāo)任務(wù)。