可视化智能化机械手设计方案分析

机械手在现代社会已经广泛应用于制造业，航空航天业，军事业，同时也将进入服务业，移动机械手是近年来迅速发展起来的高新技术密集的机电一体的产品。随着社会生产技术的飞速发展，移动机械手的应用领域不断扩展。从自动化生产线到海洋资源的探索，乃至太空作业等领域，机械手已成为高技术领域内具有代表性的战略目标。然而就目前的机械手技术水平而言，机械手在信息的获取、处理及控制能力等方面都是有限的，对于复杂的工作任务及多变的工作环境，机械手的能力更显不足。随着移动互联网时代的到来、嵌入式技术及软件技术的快速发展，越来越多的高性能嵌入式芯片的出现，嵌入式操作系统的快速发展，并且应用到嵌入式处理器中，促进了移动机械手向更加向智能化方向发展。本文以TI公司的OMAP4430异构多核处理器为核心，Android手机为控制终端，实现了一款基于摇杆手柄操作的可视化移动机械手。控制终端Android手机响应摇杆事件控制移动机械手操作。同时借助OMAP4430异构多核处理器在视频编解码上的强大优势实现了对720P视频的实时无线传输。为了提高移动机械手的控制精度和相应速度，采用直流马达驱动机械手运动并采用实现180级别角度和速度的7个AX-12马达来提供更大的力矩。最后通过实验来验证本次设计的可行性。
　　1硬件平台
　　本次设计的可视化远程遥控移动机械手硬件部分主要分为OMAP4430开发板、Android手机、车体及机械手马达三部分。
　　1.1 OMAP4430开发板
　　OMAP4430是TI公司的实现了高性能和低功耗完美平衡的Soc，其内部主要包括四个处理引擎：基于ARMv7l指令集的SMP Cortex-A9 1Ghz双核处理器，可编程多媒体硬件加速引擎IVA-HD及协处理核Cortex-M3，高性能的图像显卡Power SGX540及提供图像视频并行计算的ISP.其中IVA-HD多媒体加速引擎内部有7个针对各种视频编解码而设计的加速引擎，能够实现对720P视频的实时编解码。其内部示意图如图1所示：
　　
　　图1 OMAP4430内部引擎示意图
　　1.2 Android平台
　　Android是一个以Linux为基础的开放源代码移动设备操作系统，主要用于移动设备，由Google成立的Open Handset Alliance持续领导与开发中。Android具有开源、良好的可移植性等成为全球第一大智能手机操作系统。本次设计Android手机采用联发科Cortex-A7处理器，支持无线网卡AP热点，支持H264硬解码。
　　1.3移动机械手
　　移动机械手由运动小车和机械手组成，运动小车负责地面移动，而机械手通过旋转6个马达关节来完成捉取地面目标任务。