1. 研究目的与意义

一、选题背景与意义

机器人机械手开始迅猛的发展，是近几十年来快速发展起来的高新技术产品，其涉及自控技术、电力电子、传感器、机械、无线网络和人工智能等多学科的内容。机器人在我们的生活中越来越常见了而在发达国家，机械手的使用范围也越来越广。随着科学技术的发展，机器人机械手已经遍及工业、国防、宇宙空间、海洋开发等领域。所以，机器人机械手已经成为人类生活和生产发展中不可或缺的一部分了随着科技的发展。计算机主导了过去的20年，而未来的几十年属于机器人。美国匹兹堡市卡内基麦农大学机器人研究所主任麦克欧卡纳德如是说。目前，我国的机器人发展正在以一种迅猛的趋势在追赶发达国。随着中国经济的发展，需求的不断提升，中国机械手控制市场从无到有，从小到大、从总量快速扩张到结构明显升级，逐步形成了有中国特色的多样化、多层次的消费市场。智能机械手市场发展令世人瞩目，机械手智能控制是机械手的重要组成。因此，对机器人机械手智能控制方法的研究就显得很有必要。

2. 课题关键问题和重难点

二、课题关键问题及难点

关键问题：

①基本行动执行功能：机械手具备前进、后退、夹取等功能；

3. 国内外研究现状（文献综述）

三、文献综述（或调研报告）

自动化生产过程中，工业机械手被广泛的应用在自动生产线中，机器人的发明与应用已成为高技术领域内的一种新型技术，机械手便是机器人中的一种分支结构，简易的机械手结构大部分应用在运输产品上代替人的劳动。虽然与人相比，机械手的灵活性较低，但它具有能反复完成同一工作、不怕恶劣环境、不知疲倦、抓取较重产品等优点，因此，机械手在上下料设备中得到了广泛的应用。

机械手是依照人的手臂工作模式，按照所规定的程序完成拾取物体、运输物体或加工工件的一种自动化机构。机械手能够代替工人的工作来实现产品生产的机械化及自动化，能在不利条件下工作，避免工人的身体健康受到伤害。因而在机械加工行业、轻工业、电子电器行业、冶金工业和原子能等行业得到普遍的应用。研究智能化机械手是未来机械手的发展方向，其通过相关传感器监测装置，利用其触觉功能和视觉功能，能对外界环境的变化进行反馈，再自动进行一定调整。如当拾取点位置发生微小改变时，便能立刻检测出并进行自动修正。

4. 研究方案

四、方案（设计方案、研制方案、研究方案）论证

1. 系统硬件模块

本系统主要有无线遥控模块、MG90S模块、自主检测模块、定时器模块电源模块等。以arduino为控制核心，UNO为核心的驱动电路，步进电机为动力，为了避免电机对单片机的干扰，外围电路加入光耦，进行光电隔离，从而使系统能稳定可靠的工作。无线模块使用蓝牙，当单片机接收到信号，进过处理机械手能实现遥控。单片机采集传感器信号，通过AD转换来实现对机器人机械手的控制。本系统具有4自由度，机械手前后移动，机械手夹取等功能。另外设计中配件尽量采用机械手配件，使得维护起来较为方便。

硬件框图

2. 系统模块

本系统根据硬件设计情况，针对性的进行软件设计，主要包括初始化过程、自由度判断、各项运行等，具体流程图如图所示。

5. 工作计划

四、工作计划

第 1 周 接受任务书，领会课题含义，按要求查找相关资料，与导师交流，明确方向；

第 2 周 阅读相关资料，理解有关内容，从基础做起，努力学习新的知识，明确议题的意义；