一种基于最小二乘法的移动机器人拾取臂控制系统研究*

邱炯智，张宪文，李汶杰，王天雷，张京玲，刘家辉，陈江源

（五邑大学智能制造学部，广东江门 529020）

0 引言

移动机器人主要由行走机构、机械臂、摄像头、图像识别与处理，以及控制系统等构成[1]，根据不同用途，其机械臂的结构也不同[2-5]。本文研究的机械臂配置在移动机器人上，该机器人带有视觉识别与图像处理，由图像采集模块、无线路由、计算机等组成。工作时，安装在车体前端摄像头捕捉到网球信息，路由器进行数字信号无线传输，由计算机进行图像处理、计算目标物位置，系统采集目标物位置信息，控制机械臂完成定点取放。图像采集处理系统硬件结构和图像识别定位算法流程如图1、2所示。

图1 图像采集处理系统硬件结构

图2 识别定位系统流程图

1 机械臂机构分析

机械臂有4个自由度，由4个舵机驱动。舵机1、舵机2分别控制机械臂大臂、小臂的转动，舵机3控制机械臂在底座上水平方向的转动，舵机4控制机械臂末端执行器手爪开合，选配不同手爪，实现对不同物体的取放，如图3所示。该机械臂可安装在移动机器人底盘上。

图3可简化为如图4（a）所示的结构简图，仔细分析可知，该结构实际为二连杆机构，如图4（b）所示。

图3 机械臂结构

图4 机械臂机构分析

图5所示为yoz面机械臂机构，图中W表示机械臂水平转动自由度，由舵机3控制。舵机1、舵机2分别控制大臂、小臂运动，使末端执行器手爪到达目标物位置。末端执行器手爪到达目标物运动轨迹曲线采用分段控制，本文第3章详细分析。……