微控制器和PC手柄之间的通信

微控制器和PC手柄之间的通信

一、单片机与PC手柄的通信(论文文献综述)

孙宇奇[1](2021)在《基于单片机的B超手柄助力器设计》文中研究表明随着科技进步,医工融合,医疗器械的发展也进入了自动化、智能化和数字化的全新阶段。在诊疗过程中,如何使用机器辅助甚至替代医务人员进行操作已成为当今全球性的研究热点。本文为了解决医务人员在B超检测过程中长时间施加压力带来的手腕劳损问题,设计一种基于单片机的B超手柄助力器作为检测过程中的辅助设备,目的是通过简单的按键操作,对整个施加压力的过程进行机器自动化的替代,可以有效、安全、轻松、准确地完成整个检测过程。首先,确定了助力器系统的主要控制结构和方案。设计以单片机为核心,与电机驱动模块、压力采集模块、显示模块构成完整的复合控制系统。选用STM32F103C8T6芯片作为主控制器,按键触发命令至驱动模块,控制步进电机前进与后退,从而带动B超手柄进行压力的增减。整个过程中施加的压力大小通过薄膜压力传感器采集,经过ADC转换后通过OLED显示屏进行数字化显示,辅助医务人员做出判断。其次,进一步完善系统功能。为了保证控制系统的安全性,内部设置有压力上限值,当检测到当前的压力值超过上限值时,通过蜂鸣器鸣叫和OLED显示警告信息两种方式同时提醒操作人员;为了保证操作过程中的灵活性,采用按键选择的方式控制压力大小,可以根据不同病人、不同检测方法进行更有针对性的调整。为了避免检测数据的浪费,设计了基于计算机平台的上位机软件,可以将检测过程中产生的压力数据进行显示、采集和保存,有助于后续的研究和使用。最后,通过软件与硬件相结合的方式进行系统测试。软件的电路仿真结果表明在理想条件下控制系统可以稳定运行;硬件的实物搭接结果表明所设计的B超手柄助力器在实际应用中能够完成控制功能,系统安全稳定,具有可移植性;操作简便灵活,能够有效减轻医务人员的工作负担。

马聪玲[2](2021)在《桌面级数控雕刻机的研制》文中指出高校工程训练,因为数控设备和控制系统功能等因素的影响,实践教学存在一些问题。诸如购置设备价格昂贵,系统开放性差、大部分只能进行系统演示,设备使用率低,学生动手参与少,无法发挥学生的主观能动性等。不仅如此,现在传统的机械存在着许多问题,如体积大,能耗高、噪声大、不便于多样化个性化产品的加工等等。针对此现状,本课题提出研制一台低成本便于教学的小型桌面级数控雕刻机。该课题在总结国内外机床研发的基础上,根据现有数控雕刻机的发展方向与市场的低成本需求,研制了一台三轴联动的桌面级数控雕刻机。进行了总体方案设计;工作台传动系统设计计算,部件的选型,样机的绘制;控制系统的设计,基于电控系统的设计与研究,采用了GRBL/AVR328控制系统。GRBL能解析主流数控软件产生的G代码,且成本低;机械系统部分和电气系统部分设计完成后,组装调试设备,安装驱动CH340,打开GRBL软件控制,手动实现了主轴旋转、工作台X、Y、Z方向的相对运动。最后通过加工案例,图案文字、个性化图章等工件的加工,实践证明该机床能够达到使用要求。桌面级数控雕刻机床的研制,可解决数控教学中许多困难。让学生动手,每人可组装调试一台机床,便于实现设计、制作一体化项目教学,是提高教学质量的一种突破。同时,也可以为企业单位研究人员提供参考,供一些创业者使用,制作一些小工艺品等。桌面级数控雕刻机可以加工许多非金属材料如有机玻璃、木材、塑料、双色板、牛角、纸板、密度板等。实验研究证明,桌面级数控雕刻机具有一定的实用性。

王梓光[3](2021)在《基于单目视觉的实时6DOF位姿定位手柄设计》文中认为近年来,随着虚拟现实(VR)技术越发成熟,VR头戴设备逐渐进入大众视野。然而国内现有的产品中,VR设备及其控制器的定位问题还没有十分完善的解决方案,一些基于激光雷达传感器的定位技术价格昂贵,体积较大。本文聚焦于VR领域定位问题,提出了一套体积小、成本低的实时六自由度(6DOF)手柄控制器定位方案。本文提出在手柄控制器上设计一种环状定位结构,红外LED按照一定规律均匀的分布在该结构上。通过带有红外滤光片的单目相机观察该结构,可以根据LED和图像之间的匹配对应关系,采用P3P算法估算出手柄相对于相机坐标系的位置姿态关系,最后通过最小化重投影误差优化手柄的位姿。本文主要工作如下:(1)设计了基于红外LED的定位标志(Marker)和其匹配算法。基于红外LED集群组成的Marker相比于被动反光的Marker有着很多优势。全黑环境下,基于自发光Marker的定位系统依然可以正常工作。相比于可见光Marker,红外光肉眼不可见,对用户干扰较少。此外,带有红外滤光片的相机可以过滤环境中的可见光,这使得预处理和LED中心坐标提取环节变得简单。在LED匹配环节,本文设计的视觉定位匹配算法可以应对12颗LED特征点和对应图像的实时一对一匹配问题,配合IMU融合匹配环节,系统可以实时、鲁棒的以30Fps运行。(2)基于提出的定位方案,完成了手柄定位系统实验平台。实验平台包括硬件部分和软件部分。硬件部分服务于视觉定位系统,主要实现了LED的明暗控制、IMU的数据采集处理和WIFI通信。软件部分实现了本文所提出的定位算法,可以实时输出6DOF位姿信息,并打包成SDK接口使用。本实验平台在定位系统实现和产品化方向上进行了一定探索性工作。(3)在设计的硬件平台上,本文完成了定位系统的算法环节测试和系统总体指标测试,定量分析了P3P算法在经过非线性迭代优化环节前后的重投影误差,给出了本系统的重投影误差水平在2个像素内。通过实验证明,本系统可以在PC平台下准确、鲁棒、实时地追踪手部的6DOF位姿信息,可以满足手柄在VR设备交互场景的需要。最后根据现有的实验结果,提出了下一步的研究和改进方向。

李海龙[4](2020)在《用于水下钢结构腐蚀检测的蛇形机器人研究》文中认为近年来,随着经济实力的不断增强和科技水平的快速提高,全球已有近万座海洋油气钻采平台从沿海大陆架向深水区域分布,每年都有大量因为钢结构遭受腐蚀所带来的损失,及时的对这些钢结构进行检测与维护已经成为海洋资源开发的重要组成部分。本文通过查阅相关资料得知当前我国海洋平台的分布状况,分析了海洋状态下钢结构遭受腐蚀的原因以及国内外用于钢结构腐蚀检测机器人的研究现状,针对我国具体情况和实际需求,提出了用于海洋钻井平台水下钢结构受腐蚀程度检测的蛇形机器人的研究方案。首先,了解目前检测用水下机器人以及与其相关技术的研究现状,再对机器人在实际应用中存在的问题进行分析,然后结合海洋钻井平台钢结构受腐蚀程度检测的工作任务,确定了本论文的研究目标与主要研究内容。其次,针对完成水下钢结构受腐蚀程度检测的任务需求,对机器人的总体设计参数进行确定,将水下蛇形机器人分为观测模块、负载模块、电源模块、主推进模块、辅助推进模块与可转向连接模块六个基本模块,并对各个模块的具体结构进行设计,加工制造并组装出物理样机。然后,对水下蛇形机器人的运动阻力进行计算,并根据计算结果进行推力分配,选择合适的推进器,然后对推进系统进行设计。为避免有害力矩对机身运行稳定性的影响,设计了基于磁耦合动密封方式的对转螺旋桨推进装置。再次,根据完成特定作业任务时对性能的要求,确定水下蛇形机器人控制系统整体的设计方案,然后对整体设计方案进行模块化设计,根据各模块选定的芯片,完成对应的电路原理图设计,然后根据原理图焊接电路板并完成调试。最后,对水下蛇形机器人的手动控制运动模式做出分析,并采用webots移动机器人仿真软件搭建水下蛇形机器人的控制仿真平台,对完成水下钢结构受腐蚀检测时用到的几种运动形态进行仿真验证。

许明西[5](2020)在《虚拟实验温度触觉再现系统的设计与实现》文中提出随着虚拟现实技术的发展,虚拟实验教学正逐渐进入各个学科的教育体系中,虚拟实验能够改善或解决传统实验中存在的设备成本高、原材料不足和危险性高等问题。虚拟实验的真实感由视听触嗅等多个通道决定,触觉作为人体皮肤感知的主要通道,能够提高虚拟实验沉浸感和促进虚拟实验教学。中学基础实验中产生的触觉主要为温度触觉,呈现的方式多种多样,但目前市场上缺乏在虚拟实验中能提供多种温度触觉再现方式的设备,温度变化在虚拟仿真领域也主要通过视觉补偿来解决。针对上述情况,设计并实现了一个温度触觉再现系统,该系统由桌面式温感装置和温感触觉手套两个装置组成,可对虚拟实验的不同场景,提供局部或全局、接触或非接触的温度触觉再现。本文的主要研究内容如下:(1)设计并实现了一种基于PTC发热片可提供热触觉再现的桌面式温感装置。该装置具有四个自由度的热源定位,使实验中产生热感知位置更加准确。使用PID控制算法对PTC发热片产生的热风温度进行闭环控温,提高了温度再现的精度,并对装置出风口的温度进行数据采集和分析,得到对应的关系模型为装置控温提供理论依据,还对人与装置的交互控制方法进行了设计与分析,为使用装置提供了参考。(2)设计并实现了一种基于半导体制冷片和碳纤维发热片可提供冷热触觉再现的温感触觉手套。该手套可对手的12个部位产生冷热感知,制冷和制热分开控制,可适用于多种温度再现场景。通过电压-温度等级关系,实现了手部皮肤温度等级开环控制的方法,并对人与手套的交互控制也进行了设计与分析。(3)设计并实现了采用Mesh蓝牙组网的无线通信协议。该Mesh网络将PC端、桌面式温感装置和温感触觉手套联成一个整体,两个装置可不经过PC端互相通信,单独设计的通信协议包含编码和解码过程,使数据的传输和控制更加方便。(4)设计了两个温度判别实验和两个虚拟实验案例。判别实验检验人体对温度的感知特性,虚拟实验案例分别用于检验系统两个装置的热触觉反馈和冷触觉反馈,实验结果表明了该系统产生温度触觉再现的有效性,能够提升虚拟实验的沉浸感。

李尚林[6](2020)在《基于LabVIEW的玻璃升降器耐久测试设备研究》文中研究表明随着汽车市场竞争的加剧,越来越多的汽车企业开始重视提升汽车的品质,而提升品质有效的途径之一就是提高汽车玻璃升降器系统运行的品质。汽车玻璃升降器系统是用户在汽车上使用非常频繁的一个子系统,它的正常而稳定的运行是汽车静态感知质量的一个重要特征。除此之外汽车玻璃将乘客与外界隔离开,如果玻璃升降器系统出现故障,还会对汽车的安全性和舒适性造成影响。因此提升其质量和运行品质,可以显着提高用户对汽车的品质和安全性的印象。提高玻璃升降器系统质量和运行品质最行之有效的办法是通过耐久性试验验证从而改善设计,但随着汽车研究的深入,可靠性试验技术的发展,人们对玻璃升降器的耐久性试验提出了更多的要求,普通的玻璃升降器耐久试验设备已经不能满足日益提升的试验标准要求。虚拟仪器技术是最新一代的测量仪器技术,它利用高性能的模块化硬件,结合高效灵活的软件来完成各种测试、测量和自动化的应用,是目前测试应用中的主流,未来自动测试和电子测量仪器技术发展的方向。因此为满足日益发展和变化的试验需求,本文利用虚拟仪器技术研制用于玻璃升降器系统耐久试验的设备。首先本文分析了目前常用的玻璃升降器系统结构以及试验标准,确定了研制的设备的功能需求。其次本文就手动玻璃升降器和电动玻璃升降器驱动方式不一致的问题,设计了一套新型的手动玻璃升降器驱动结构,达到只更改设备软件设置即可同时满足两种型式的玻璃升降器试验需求的目的。就设备长期运行可靠性的问题,选用NI的嵌入式控制器为控制核心。再次本文介绍了相关传感器的选择以及传感器调理电路和电机驱动电路的设计,重点介绍使用NI的LabVIEW语言对Sb RIO嵌入式平台的开发,编写了不同位置处理器的控制、驱动、数据处理及传输等软件程序。最后通过实际试验对设备进行操作验证,在验证设备功能的同时发现了玻璃升降器系统在耐久试验过程中的故障,为企业改进设计和优化结构提供了重要依据。最终试验结果表明本文研制的设备操作简单、实用性强,能够满足目前试验的需求,达到预期的效果。

许泽[7](2020)在《四足仿生机器人操控系统设计与实现》文中研究说明四足仿生机器人凭借其极强的地形适应能力、大负重能力和高度的运动灵活性等优点,成为移动机器人领域的研究热点。针对四足机器人实际操作困难、操作量繁多且复杂等问题,本文设计了四足机器人的操控系统。操控系统包括机器人的机载实时控制系统和人机交互系统,是整个机器人的控制和管理中心,操控系统将机器人操作量整合优化,方便操作人员采集现场信息并及时下达准确的控制指令,实现友好的人机交互。本课题以山东大学机器人中心的SQP-150-EH-P机器人为研究对象,设计了一套高可靠性的操控系统,主要研究内容如下:(1)针对实验室四足机器人平台操作量繁多且不易控制等问题,为实现友好的人机交互,对机器人的操控系统进行总体设计。在操控系统模块化分析的基础上,针对机器人操作复杂的问题,设计了机器人操控系统的总体架构,实现了机器人的数据整合优化及友好的人机交互。(2)基于操控系统的总体设计,设计了具有运动控制、伺服驱动、通信、数据管理等功能的高实时性、高可靠性的机载实时控制系统。首先,采用了基于NI Linux Real-Time操作系统的NI控制器,设计了四足机器人的控制软件,实现了运动控制器的实时可靠运算;其次,利用了模块化设计、抗振动冲击加固及机壳被动散热等技术,设计了满足加固需求的伺服驱动器,实现了机器人腿部数据的稳定采集与控制;再次,设计了包含以太网、CAN总线以及RS485无线透传的机器人通信系统模块,实现了机器人调试数据、感知数据、控制指令的多信道稳定实时传输;最后,针对调试过程中,在线数据存储影响实时控制的问题,设计了在线实时数据存储与管理程序及离线数据分析软件,实现了数据实时存储与离线分析。(3)基于操控系统总体设计框架,对四足机器人的人机交互系统进行了设计与实现。首先,基于处理-测控双层结构,设计了单摇杆与触摸屏为操作输入方式的手持式遥控终端,实现了简单方便的人机交互模式;其次,为满足单兵作业需求,设计了可扩展USB手柄,实现了单兵操作的远程控制;再次,搭建了网络摄像机采集视频、无线图传电台传输视频及平板显示视频的系统,设计了机器人的视频监控,实现了机器人视角的远程视频监控;最后,开展了上述成果的应用验证,应用实验表明论文完成的操控系统具有较好的实时性、有效性。

张云霄[8](2020)在《连续型机器人非结构化环境下运动规划算法研究》文中研究说明为了适应飞机油箱等越来越复杂的非结构化环境,设计了一种基于球铰连接和柔性支撑杆结合的线驱动连续型机械臂,连续型机器人具有多冗余自由度结构,具有连续性,柔韧性等特点,在非结构环境中具有极强的优越性。然而,由于其复杂的运动学,关节运动的耦合性,其运动路径规划和关节操纵控制是具有挑战性的任务。主要研究内容如下。(1)设计连续型机器人的结构和分析运动学模型。分析连续型机器人的空间映射关系,建立连续型机器人从工作空间到姿态空间再到绳长变化空间、驱动空间的映射关系,并进行了相关的仿真,验证理论的正确性。(2)设计基于路径拟合的连续型机器人路径规划方法,以飞机油箱建立仿真环境,完成连续型机器人路径规划方法。首先建立飞机油箱仿真环境,然后利用改进的RRT算法生成更加符合于连续型机器人模型的离散路径,设计路径拟合方法,根据油箱环境设计避障策略,能够更好地完成飞机油箱复杂环境中的路径规划任务,设计连续型机器人隔舱路径规划策略,完成连续型机器人隔舱路径规划任务。(3)搭建了连续型机器人三关节样机平台,设计连续型机器人整体控制系统,编写整体驱动和控制程序,设计连续型机器人控制模式,实现关节路径跟随控制和手柄操纵末端跟随控制,并在样机平台上进行实验,实现连续型机器人的操纵控制。

金志坤[9](2020)在《水下机器人推进器故障诊断方法及其实验研究》文中提出世界各国对海洋的探索从未停止,水下机器人作为海洋资源勘探的重要工具,是进行水下探索的重要工具。由于水下机器人工作时所处环境极为复杂,因此,保证其安全性是整个水下机器人完成水下作业的重要前提。推进器作为水下机器人动力源,导致推进器故障是主要故障源之一。由此可见,保障推进器安全可靠工作是很重要的,对推进器进行故障诊断是不可缺少的环节,研究推进器故障诊断中故障特征提取和增强有着重要意义。为进行推进器故障诊断方法实验验证,搭建了实验载体,针对实验载体调试过程中出直接关闭电源会导致下位机系统崩溃,设计了下位机关机监测程序。针对下位机关机之后推进器会突然达到最高速的问题,设计了推进器电源控制电路及程序。本文主要工作如下:首先,为便于后续研究进行了实验样机研制,主要包括水下机器人样机硬件电路设计及软件框架设计,主要包括动力系统电路设计、传感器电路设计以及推进器驱动电路设计等。软件框架设计主要包括数据收发程序设计、下位机监测程序设计、传感器指令发送及数据接收响应函数设计以及监测界面设计等。其次,研究推进器故障特征时频边界识别及故障特征提取方法。从时频角度出发进行提取,分别采用瞬时频谱熵和信噪能量差进行时域和频域边界划分。对实验数据采平滑伪维格纳威利分布算法、绝对值运算等进行处理,从而得到时频边界,对比故障能量集中区域,二者边界基本一致。对划分故障边界进行故障提取得到故障特征分布,相比与不设置边界时,时频能量故障特征和故障程度二者映射关系唯一。对所得故障特征进行故障样本构造,所得样本可实现故障特征准确分类。最后,研究推进器故障信号能量特征增强方法。采用时频功率密度谱极大值的小波分方法确定最佳小波分解尺度,对所得到的最佳小波分解尺度采用采用修正贝叶斯算法、时域卷积计算确定波峰区域能量最大值进而得到增强后的推进器故障特征。并对不同故障特征计算分别其最佳小波分解尺度。将所得实验数据按照前述方法进行处理,采用本文方法增强后的故障特征其波峰区域能量始终处于最高位置,并且远高于其它方法所得波峰区域能量。对多种故障程度进行小波尺度分解,发现不同故障程度对应的最佳小波分解尺度也不相同。

王宇霆[10](2020)在《水下船体除污机器人关键技术研究》文中提出船舶是海上交通运输的主要工具,长时间运行后船体表面会附着难以清除的贝类、污渍和锈斑等,会增加船舶的燃油消耗,严重时还会影响船舶的使用寿命。而目前对船体表面的清刷作业仍然以人工为主,这就存在着效率低下、工作人员劳动强度大等问题。用机器人来替代人的操作,实现水下清刷作业的自动化,将会大大节约劳动力,提高修船效率。所以如何研制一款适合船体水下除污的机器人,是目前急需解决的问题。基于此,本文对涉及到的机器人关键技术部分进行了探究。针对水下船体除污机器人载体模块的具体要求,本文结合实际应用情况进行研究和设计。根据水下船体除污机器人总体设计的要求和设计的基本原则,结合其使用环境、技术指标的要求,科学合理地对机器人的吸附方式、行走方式、驱动方式、清洗方式进行了选择,最终确定载体模块采用永磁吸附、车轮式行走、电机驱动、空化射流水清洗。在确定了主要结构的基础上,完成了爬壁机器人的两种载体模块的设计。在机器人载体模块设计完成的基础上,对水下船体除污机器人整体结构进行研究和设计。在载体模块的基础上搭载空化射流设备,设计出一种四轮式空化射流机器人,该机器人清洗模块采用的是一种新型清刷技术:空化水射流清刷技术,对其安装在机器人本体上的结构进行了详细设计,而且对船上的高压水站以及高压输水管的配套选择进行了讨论,该清洗方式可以显着地提高除污效率。针对水下船体除污机器人控制系统设计问题,本文依据水下船体除污机器人控制系统要求和设计的基本原则,完成了机器人控制系统的整体控制方案和控制策略,对机器人上位机和下位机硬件系统进行了深入地研究,确定了主要硬件系统尤其是下位机主控芯片的选择方案。

二、单片机与PC手柄的通信(论文开题报告)

(1)论文研究背景及目的

此处内容要求:

首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。

写法范例:

本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。

(2)本文研究方法

调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。

观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。

实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。

文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。

实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。

定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。

定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。

跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。

功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。

模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。

三、单片机与PC手柄的通信(论文提纲范文)

(1)基于单片机的B超手柄助力器设计(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 引言
    1.2 医疗器械的国内外现状
    1.3 B超手柄助力器的研究目的及意义
    1.4 本文研究内容
第2章 总体方案设计
    2.1 系统控制结构设计
    2.2 系统控制方案设计
    2.3 本章小结
第3章 系统硬件设计
    3.1 系统硬件组成及工作原理
        3.1.1 系统硬件组成
        3.1.2 系统工作原理
    3.2 系统主控模块设计
        3.2.1 基于C51 单片机的主控模块设计
        3.2.2 基于STM32 单片机的主控模块设计
    3.3 电机驱动模块设计
        3.3.1 电机驱动选型
        3.3.2 电机驱动原理
    3.4 压力采集模块设计
    3.5 显示模块设计
    3.6 本章小结
第4章 系统软件设计
    4.1 控制程序总体结构
    4.2 电机驱动程序设计
    4.3 ADC转换程序设计
    4.4 显示程序设计
    4.5 上位机软件设计
    4.6 本章小结
第5章 软件仿真与硬件测试
    5.1 电路的仿真与结果
    5.2 硬件的搭接与测试
        5.2.1 基于C51单片机的搭接与测试
        5.2.2 基于STM32单片机的搭接与测试
    5.3 系统误差分析
    5.4 本章小结
第6章 结论与展望
参考文献
攻读学位期间取得的研究成果
致谢

(2)桌面级数控雕刻机的研制(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 本课题的研究意义
    1.2 数控雕刻机的国内外现状
        1.2.1 数控技术
        1.2.2 数控雕刻机的国内国外现状
    1.3 数控雕刻工艺的发展现状
    1.4 本课题的研究内容
第2章 桌面级数控雕刻机的总体设计
    2.1 数控雕刻机工作原理
    2.2 数控雕刻机的总体结构
    2.3 主要技术参数
    2.4 雕刻机主传动系统方案
        2.4.1 主传动系统的设计要求
        2.4.2 主传动系统形式
        2.4.3 主传动系统变速方式
        2.4.4 雕刻机主传动系统方案设计
    2.5 进给传动系统方案
        2.5.1 伺服电机的选择
        2.5.2 滚珠丝杠结构
        2.5.3 丝杠支承和连接
    2.6 导轨设计方案
    2.7 支撑结构设计
        2.7.1 支架结构
        2.7.2 工作台设计
        2.7.3 底座设计
    2.8 本章小结
第3章 桌面级数控雕刻机的设计计算
    3.1 主切削力及其切削分力计算
    3.2 导轨摩擦力的计算
    3.3 滚珠丝杠的设计
        3.3.1 滚珠丝杠螺母副的轴向负载力
        3.3.2 滚珠丝杠的动载荷计算与直径估算
        3.3.3 滚珠丝杠螺母副的承载能力校核
    3.4 计算机械传动系统的刚度
        3.4.1 机械传动系统的刚度计算
        3.4.2 滚珠丝杠螺母副的扭转刚度计算
    3.5 驱动电动机的选型与计算
        3.5.1 计算折算到电动机轴上的负载惯量
        3.5.2 计算折算到电动机轴上的负载力矩
        3.5.3 计算坐标轴折算到电动机轴上的各种所需力矩
        3.5.4 选择驱动电动机的型号
    3.6 机械传动系统的动态分析
    3.7 机械传动系统的误差计算与分析
    3.8 确定滚珠丝杠螺母副的精度等级和规格型号
    3.9 联轴器的选择
    3.10 雕刻机机械系统部分实体设计
    3.11 本章小结
第4章 桌面级数控雕刻机的控制系统设计
    4.1 数控雕刻机的系统架构
        4.1.1 基于嵌入式的ARM架构
        4.1.2 基于PLC的架构
        4.1.3 基于单片机和上位机的架构
    4.2 低成本数控雕刻机控制系统架构
    4.3 下位机系统架构
    4.4 电控系统部分设计
        4.4.1 电机控制设计
        4.4.2 控制卡驱动板设计选型
    4.5 桌面级数控雕刻机控制系统软件
        4.5.1 GRBL概述
        4.5.2 通信协议
        4.5.3 G代码解析
        4.5.4 运动控制
    4.6 本章小结
第5章 桌面级数控雕刻机的试验调试
    5.1 雕刻机系统安装
    5.2 软件部分安装
        5.2.1 安装驱动程序
        5.2.2 查看端口号
        5.2.3 使用GRBL控制软件连接机床
        5.2.4 检查机床运动轴方向
    5.3 机床雕刻加工
    5.4 刻字加工
        5.5.1 刻字流程
        5.5.2 刻字刀具
        5.5.3 楼房号设计加工
        5.5.4 楼房号雕刻加工程序代码如下
    5.5 平面图形的雕刻加工
        5.5.1 平面类加工简介
        5.5.2 平面类加工刀具选择
        5.5.3 平面图形设计加工
        5.5.4 平面区域雕刻编程
    5.6 本章小结
全文总结
参考文献
攻读硕士学位期间取得的科研成果
致谢
附录 楼房号的雕刻加工代码

(3)基于单目视觉的实时6DOF位姿定位手柄设计(论文提纲范文)

摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 研究背景
    1.2 目标定位技术研究现状
        1.2.1 传统定位方法
        1.2.2 基于视觉的定位方法
        1.2.3 多传感融合定位技术
        1.2.4 VR手柄定位
    1.3 本文主要贡献和创新
    1.4 本论文的结构安排
第二章 手柄定位系统总体方案
    2.1 应用场景和需求分析
    2.2 手柄定位系统方案
    2.3 系统总体方案
    2.4 小结
第三章 基于单目视觉的定位算法设计
    3.1 视觉定位原理
        3.1.1 相机模型
        3.1.2 PnP算法
        3.1.3 非线性优化
        3.1.4 IMU姿态解算
    3.2 视觉定位算法设计与实现
        3.2.1 图像预处理
        3.2.2 LED特征点布局
        3.2.3 LED检测和匹配
        3.2.4 位姿预测和匹配优化
    3.3 小结
第四章 定位系统实现
    4.1 硬件平台设计
    4.2 上位机软件实现
        4.2.1 相机和IMU标定
        4.2.2 定位系统实现
    4.3 下位机驱动实现
    4.4 小结
第五章 实验与评估
    5.1 单目视觉定位算法测试
        5.1.1 参数的取值影响
        5.1.2 重投影误差测试
    5.2 系统总体测试
        5.2.1 定位范围测试
        5.2.2 精度测试
        5.2.3 鲁棒性测试
    5.3 小结
第六章 结论与展望
    6.1 工作总结
    6.2 对未来的展望
致谢
参考文献
攻读硕士学位期间取得的成果

(4)用于水下钢结构腐蚀检测的蛇形机器人研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题研究的意义
    1.2 海洋钻井平台钢结构受腐蚀类型与检测方式分类
        1.2.1 海洋钻井平台钢结构的受腐蚀类型
        1.2.2 海洋钻井平台钢结构受腐蚀程度的检测方式
    1.3 水下检测机器人研究现状
        1.3.1 框架式水下检测机器人研究现状
        1.3.2 流线型水下检测机器人研究现状
    1.4 水下机器人技术研究现状
        1.4.1 对转螺旋桨推进技术
        1.4.2 机器人模块化设计
        1.4.3 磁力耦合器传动技术
        1.4.4 水下机器人测控技术
    1.5 本文研究内容
第2章 水下蛇形机器人总体结构
    2.1 引言
    2.2 总体设计方案
    2.3 水下蛇形机器人的总体参数确定
        2.3.1 水下机器人形体设计及材料的选择
        2.3.2 水下机器人运动阻力分析计算
        2.3.3 水下机器人驱动系统的选择与推进器布置方式确定
        2.3.4 水下机器人的模块化设计方案
        2.3.5 水下机器人重心和浮心的计算与调整
    2.4 水下蛇形机器人的模块化设计
        2.4.1 水下蛇形机器人观测模块设计
        2.4.2 水下蛇形机器人负载模块设计
        2.4.3 水下蛇形机器人电源模块设计
        2.4.4 水下蛇形机器人主推进模块设计
        2.4.5 水下蛇形机器人辅助推进模块设计
        2.4.6 水下蛇形机器人可转向连接模块设计
        2.4.7 水下机器人总体装配图
    2.5 本章小结
第3章 水下蛇形机器人驱动系统结构
    3.1 引言
    3.2 推进器选型与螺旋桨设计
        3.2.1 推进器选型
        3.2.2 螺旋桨设计
    3.3 尾部对转传动系统
        3.3.1 传动系统方案设计
        3.3.2 传动系统结构设计
    3.4 磁耦合动密封系统
        3.4.1 磁耦合动密封系统结构设计
        3.4.2 磁耦合动密封系统转矩校核
    3.5 本章小结
第4章 水下蛇形机器人控制系统
    4.1 引言
    4.2 水下机器人控制系统总体设计方案
    4.3 水下机器人水上控制箱部分
        4.3.1 直流载波通信模块
        4.3.2 整流模块
        4.3.3 视频信息解调模块
        4.3.4 信息显示模块
        4.3.5 无线手柄选型
        4.3.6 无线信号接收模块
    4.4 水下机器人本体部分
        4.4.1 总控模块
        4.4.2 CAN总线收发模块
        4.4.3 传感器模块
        4.4.4 整流模块
        4.4.5 视频信号调制模块
        4.4.6 电机驱动模块
        4.4.7 超声波探测模块
    4.5 本章小结
第5章 水下蛇形机器人仿真
    5.1 引言
    5.2 webots仿真平台
    5.3 水下蛇形机器人仿真
        5.3.1 水下蛇形机器人建模
        5.3.2 水下蛇形机器人控制器设计
        5.3.3 水下蛇形机器人运动控制仿真
    5.4 本章小结
第6章 总结与展望
    6.1 全文总结
    6.2 研究展望
参考文献
攻读硕士学位期间参与项目和研究成果
致谢
学位论文评阅及答辩情况表

(5)虚拟实验温度触觉再现系统的设计与实现(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 课题研究背景和来源
        1.1.1 研究背景
        1.1.2 课题来源
    1.2 研究目的和意义
    1.3 研究现状
        1.3.1 温度触觉再现的研究现状
        1.3.2 温度触觉呈现设备的应用现状
        1.3.3 温度控制方法的研究现状
    1.4 本文的工作与章节安排
第二章 温度触觉再现系统的整体设计方案及原理
    2.1 虚拟实验中的温度触觉再现需求分析
        2.1.1 温度触觉再现的形式
        2.1.2 温度触觉再现技术的需求分析
    2.2 系统方案和制冷制热元器件型号的确定
        2.2.1 温度触觉再现方案
        2.2.2 半导体制冷片
        2.2.3 PTC发热片
        2.2.4 碳纤维发热片
    2.3 系统的整体结构和各模块的组成
        2.3.1 系统的整体结构和应用场景
        2.3.2 桌面式温感装置的设计
        2.3.3 温感触觉手套的设计
        2.3.4 系统的数据通讯方式
    2.4 本章小结
第三章 桌面式温感装置的实现
    3.1 外形初步方案的设计
    3.2 温感装置的硬件设计
        3.2.1 各组件型号的确定
        3.2.2 PCB电路板的设计
        3.2.3 温感装置的实物制作
    3.3 温感装置的初始化设计
    3.4 热源位置和温度的系统控制
        3.4.1 温感装置的热源位置控制
        3.4.2 温感装置的温度控制
    3.5 温感装置的通信协议和驱动开发
        3.5.1 串口通信的协议设计
        3.5.2 软件驱动和接口程序的开发
        3.5.3 温感装置调试工具的开发
    3.6 装置的人机交互设计与分析
    3.7 本章小结
第四章 温感触觉手套的实现
    4.1 手套的外形方案设计和实物制作
        4.1.1 手套外形方案设计
        4.1.2 各组件型号的确定
        4.1.3 手套电路板和实物制作
    4.2 温感手套的控制程序
    4.3 温度采集与控制方案的设计
        4.3.1 温感手套的温度采集与分析
        4.3.2 温度控制方案的设计
    4.4 手套的人机交互设计与分析
    4.5 本章小结
第五章 温度触觉实验验证与分析
    5.1 装置的温度等级和温感位置判别实验
        5.1.1 温度等级判别实验
        5.1.2 温度感知定位实验
    5.2 虚拟实验案例开发环境搭建
    5.3 热触觉再现虚拟实验案例——铝热反应
        5.3.1 虚拟实验场景介绍
        5.3.2 实验验证与分析
    5.4 冷触觉再现虚拟实验案例——氢氧化钡和氯化铵晶体混合
        5.4.1 虚拟实验场景介绍
        5.4.2 实验验证与分析
    5.5 本章小结
总结与展望
    工作总结
    工作展望
参考文献
攻读学位期间发表的成果
致谢

(6)基于LabVIEW的玻璃升降器耐久测试设备研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题研究的背景和意义
        1.1.1 研究背景
        1.1.2 研究的意义和要点
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 虚拟仪器技术与测控仪器的发展与现状
        1.2.2 国内玻璃升降器试验设备研究现状
    1.3 论文的结构及章节安排
第2章 汽车玻璃升降器系统试验设备需求分析
    2.1 引言
    2.2 汽车玻璃升降器系统结构概述
    2.3 玻璃升降器耐久试验标准及测试方法分析
    2.4 玻璃升降器耐久试验设备技术要求分析
    2.5 本章小结
第3章 汽车玻璃升降系统试验设备的总体方案
    3.1 引言
    3.2 电动和手动玻璃升降器测试系统结构原理
    3.3 传感器及各功能模块选择
        3.3.1 控制模块选择
        3.3.2 位置传感器选择
        3.3.3 模拟量输入传感器选择
        3.3.4 电源模块选择
    3.4 本章小结
第4章 汽车玻璃升降系统试验设备的硬件设计
    4.1 引言
    4.2 控制系统硬件方案方案设计
    4.3 控制系统硬件电路设计
        4.3.1 模拟信号调理板电路设计
        4.3.2 I/O 隔离驱动板电路电路设计
        4.3.3 PWM电机驱动板电路设计
    4.4 本章小节
第5章 汽车玻璃升降系统试验设备的软件设计
    5.1 引言
    5.2 设备软件功能需求分析及系统设计
        5.2.1 设备软件功能模块需求
        5.2.2 设备软件系统设计
    5.3 系统子模块程序编写
        5.3.1 FPGA端程序设计及功能实现
        5.3.2 RT终端程序设计
        5.3.3 PC端程序设计
    5.4 本章小节
第6章 系统测试及试验分析
    6.1 引言
    6.2 系统硬件及软件功能检测
        6.2.1 测试系统安装
        6.2.2 基于FPGA前面板检测系统硬件功能
        6.2.3 基于RT终端前面板检测循环控制功能
        6.2.4 玻璃升降器耐久试验测试
    6.3 本章小结
全文总结与研究展望
参考文献
致谢
附录 A (攻读学位期间所发表的学术论文目录)

(7)四足仿生机器人操控系统设计与实现(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 论文研究背景及意义
    1.2 四足仿生机器人研究现状
        1.2.1 国外四足机器人研究现状
        1.2.2 国内四足机器人研究现状
    1.3 机器人操作方式研究现状
        1.3.1 控制杆操作方式
        1.3.2 遥控方式
        1.3.3 遥操作方式
        1.3.4 全自主方式
    1.4 论文主要研究内容及章节安排
第二章 四足机器人操控系统总体设计
    2.1 引言
    2.2 四足机器人平台概述
        2.2.1 机器人腿部驱动结构设计
        2.2.2 机器人躯干设计
    2.3 操控系统总体设计
        2.3.1 机器人系统集成分析
        2.3.2 操控系统模块化分析
        2.3.3 操控系统架构设计
    2.4 本章小结
第三章 四足机器人机载实时控制系统设计
    3.1 引言
    3.2 基于RT-Linux操作系统的运动控制器设计
        3.2.1 控制器硬件系统设计
        3.2.2 控制器软件系统设计
    3.3 伺服驱动器硬件结构设计
    3.4 通信系统设计与实现
        3.4.1 以太网通信设计与实现
        3.4.2 RS485无线透传通信设计与实现
        3.4.3 CAN总线通信设计与实现
    3.5 数据管理系统设计与实现
        3.5.1 在线数据存储设计
        3.5.2 离线数据分析设计
    3.6 本章小结
第四章 四足机器人人机交互系统设计与实现
    4.1 引言
    4.2 基于处理-测控双层结构的遥控器设计
        4.2.1 遥控器系统方案设计
        4.2.2 遥控器控制实现
    4.3 可扩展USB手柄设计
    4.4 视频监控系统设计与实现
        4.4.1 视频监控设计
        4.4.2 视频监控实现
    4.5 信息显示系统设计与实现
        4.5.1 遥控器界面信息显示设计
        4.5.2 视频监控信息显示设计
        4.5.3 调试计算机信息显示设计
    4.6 本章小结
第五章 四足机器人操控系统测试与整机实验
    5.1 引言
    5.2 基于处理-测控双层结构的遥控器操作测试
        5.2.1 参数设置实验
        5.2.2 步态切换实验
    5.3 可穿戴式单兵操控系统测试
        5.3.1 视频监控显示测试
        5.3.2 可扩展手柄控制实验
    5.4 本章小结
第六章 总结与展望
    6.1 总结
    6.2 展望
参考文献
致谢
硕士学位期间学术成果
硕士学位期间参加的科研项目
学位论文评阅及答辩情况表

(8)连续型机器人非结构化环境下运动规划算法研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 研究背景与意义
    1.2 研究现状
        1.2.1 连续型机器人结构研究现状
        1.2.2 连续型机器人的路径规划研究现状
        1.2.3 现存问题
    1.3 课题研究内容
第二章 连续型机器人结构设计和运动学分析
    2.1 连续型机器人设计原则
    2.2 整体结构设计
        2.2.1 连续型机器人柔性机构设计
        2.2.2 连续型驱动机构设计
        2.2.3 连续型机器人整体的搭建
    2.3 连续型机器人的运动学分析
        2.3.1 运动学模型
        2.3.2 关节空间到绳长空间的转换
        2.3.3 绳长空间到驱动信号空间的映射
    2.4 连续型机器人仿真实验
        2.4.1 工作空间仿真
        2.4.2 绳长变化仿真
    2.5 本章小结
第三章 连续型机器人路径规划方法研究
    3.1 连续型机器人工作环境建模
    3.2 离散路径规划方法
        3.2.1 A星算法
        3.2.2 快速拓展随机树(RRT)算法
        3.2.3 离散路径规划实验
    3.3 关节拟合算法研究
    3.4 避障策略研究
    3.5 隔舱路径规划
    3.6 实验验证
        3.6.1 无障碍空间单舱路径规划
        3.6.2 单舱障碍空间路径规划
        3.6.3 隔舱无障碍空间路径规划
        3.6.4 隔舱障碍空间路径规划
    3.7 本章小结
第四章 操控系统搭建和实验验证
    4.1 整体系统搭建
    4.2 姿态传感器
        4.2.1 ZYZ欧拉角求解
        4.2.2 姿态传感器选型
    4.3 操作手柄
        4.3.1 手柄选择
        4.3.2 手柄连接以及信号处理
    4.4 驱动信号控制器设计
        4.4.1 MCU选择
        4.4.2 驱动信号的产生
        4.4.3 驱动板的设计与实现
    4.5 主控程序设计
        4.5.1 操作模式设计
        4.5.2 程序设计
        4.5.3 通信协议设计
    4.6 实验
        4.6.1 单关节弯曲验证
        4.6.2 三关节实验
    4.7 本章小结
结论
致谢
参考文献
攻读学位期间发表的学术论文

(9)水下机器人推进器故障诊断方法及其实验研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 水下机器人种类研究现状
        1.2.2 推进器故障特征研究现状
    1.3 本文研究内容
第2章 水下机器人控制系统硬件电路设计及样机搭建
    2.1 水下机器人硬件系统组成
    2.2 控制器系统硬件组成
    2.3 传感器系统硬件电路设计
        2.3.1 MS5837压力传感器硬件电路设计
        2.3.2 SIN-P260液位变送器硬件电路设计
        2.3.3 CYB-20S压力变送器硬件电路设计
        2.3.4 TCMXB电子罗盘硬件电路设计
        2.3.5 JY901倾角仪硬件电路设计
    2.4 推进器系统硬件电路设计
    2.5 微小型水下机器人样机搭建
        2.5.1 水下机器人三维模型建模
        2.5.2 水下机器人整机样机
    2.6 本章小结
第3章 水下机器人控制系统软件框架设计
    3.1 水下机器人控制系统软件总体框架设计
    3.2 岸基监控系统软件框架设计
        3.2.1 岸基监控系统软件各部分功能介绍
        3.2.2 艇体半自动控制子线程
        3.2.3 艇体健康状态监测子线程
        3.2.4 手柄信息获取子线程
        3.2.5 手柄控制子线程
        3.2.6 岸基监控系统数据发送子线程
        3.2.7 艇体数据接收响应函数
    3.3 水下机器人多传感器数据采集与运动控制系统软件设计
        3.3.1 水下机器人艇体系统各部分功能介绍
        3.3.2 模拟量采集子线程
        3.3.3 JY901倾角仪数据接收响应函数
        3.3.4 TCMXB电子罗盘指令发送子线程
        3.3.5 TCMXB电子罗盘数据接收响应函数
        3.3.6 MS5837压力传感器指令发送子线程
        3.3.7 MS5837压力传感器数据接收响应函数
        3.3.8 艇体关机子线程
        3.3.9 艇体数据发送子线程
        3.3.10 艇体推进器驱动子线程
        3.3.11 岸基监控系统数据接收响应函数
        3.3.12 艇体控制器系统状态监测子线程
        3.3.13 艇体推进器供电系统通断子线程
    3.4 本章小结
第4章 推进器故障信号能量特征提取方法研究
    4.1 故障能量区域边界划分方法介绍
        4.1.1 故障能量区域时域边界识别方法
        4.1.2 故障能量区域频域边界识别方法
        4.1.3 故障能量区域时频边界识别及故障程度辨识方法
    4.2 实验验证
        4.2.1 基于瞬时频谱熵的故障能量区域的时域边界识别方法的验证
        4.2.2 基于信噪能量的故障能量区域频域边界识别方法的验证
        4.2.3 故障程度辨识方法验证
    4.3 本章小结
第5章 推进器故障信号能量特征增强方法研究
    5.1 基于时频功率密度谱极大值方法
        5.1.1 传统最大特征值法和波形先验知识法
        5.1.2 最佳小波分解尺度确定方法
        5.1.3 最佳小波分解尺度确定及故障特征增强方法
    5.2 实验验证
        5.2.1 基于时频功率谱密度极大值的最佳小波分解尺度确定方法验证
        5.2.2 基于时频功率密度谱极大值的小波分解尺度确定及故障特征增强方法验证
    5.3 本章小结
总结与展望
参考文献
攻读硕士期间获得的研究成果
致谢

(10)水下船体除污机器人关键技术研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 国内研究现状
        1.2.2 国外研究现状
    1.3 本文研究内容
    1.4 本章小结
2 除污爬壁机器人载体结构方案选择与设计
    2.1 除污爬壁机器人载体结构方案设计
        2.1.1 吸附方式的选择
        2.1.2 运动方式的选择
        2.1.3 驱动方式的选择
        2.1.4 清洗方式的选择
        2.1.5 除污爬壁机器人载体模块的基本结构
    2.2 三轮式磁吸爬壁机器人结构设计
        2.2.1 结构设计
        2.2.2 工作原理
        2.2.3 优点概述
    2.3 四轮偏心式爬壁机器人结构设计
        2.3.1 结构设计
        2.3.2 工作原理
        2.3.3 优点概述
    2.4 本章小结
3 四轮式空化射流机器人
    3.1 总体结构设计
        3.1.1 载体模块设计
        3.1.2 除污模块设计
    3.2 工作模式
    3.3 工作原理
        3.3.1 操作方式
        3.3.2 工作过程
    3.4 优点概述
    3.5 本章小结
4 除污爬壁机器人控制系统设计
    4.1 爬壁机器人控制系统设计要求
    4.2 爬壁机器人控制系统设计原则
    4.3 爬壁机器人控制系统总体方案
        4.3.1 系统总体结构形式
        4.3.2 系统总体架构形式
    4.4 爬壁机器人控制系统硬件设计
        4.4.1 爬壁机器人控制系统硬件整体设计
        4.4.2 主控芯片的性能要求和选择
    4.5 本章小结
5 结论
    5.1 总结
    5.2 展望
参考文献
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢

四、单片机与PC手柄的通信(论文参考文献)

  • [1]基于单片机的B超手柄助力器设计[D]. 孙宇奇. 太原理工大学, 2021(01)
  • [2]桌面级数控雕刻机的研制[D]. 马聪玲. 陕西理工大学, 2021(08)
  • [3]基于单目视觉的实时6DOF位姿定位手柄设计[D]. 王梓光. 电子科技大学, 2021(01)
  • [4]用于水下钢结构腐蚀检测的蛇形机器人研究[D]. 李海龙. 山东大学, 2020(12)
  • [5]虚拟实验温度触觉再现系统的设计与实现[D]. 许明西. 广东工业大学, 2020(02)
  • [6]基于LabVIEW的玻璃升降器耐久测试设备研究[D]. 李尚林. 湖南大学, 2020(12)
  • [7]四足仿生机器人操控系统设计与实现[D]. 许泽. 山东大学, 2020(02)
  • [8]连续型机器人非结构化环境下运动规划算法研究[D]. 张云霄. 中国民航大学, 2020(01)
  • [9]水下机器人推进器故障诊断方法及其实验研究[D]. 金志坤. 江苏科技大学, 2020(03)
  • [10]水下船体除污机器人关键技术研究[D]. 王宇霆. 大连理工大学, 2020(02)

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微控制器和PC手柄之间的通信
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