8、基于不同技术的机器人控制与导航精度研究

基于不同技术的机器人控制与导航精度研究

1. 基于Windows通信基础的AX - 12机械臂远程控制与监控

在云计算和面向Web应用快速发展的当下，基于互联网的控制和信息交换愈发流行。在医疗等领域，也逐渐向面向互联网的分布式系统发展。本文介绍了一个使用Windows通信基础（WCF）通过互联网用操纵杆手动控制的机器人工作站，并评估了WCF在控制机械臂及其他类型机器人方面的应用。

1.1 AX - 12机械臂

AX - 12机械臂是一个具有4个自由度的串行机械臂，由CrustCrawler公司制造，配备7个AX - 12 + Dynamixel伺服机构。它包含4个旋转关节（底座、肩部、肘部和腕部）以及一个夹爪末端执行器。

AX - 12伺服机构通过UART半双工单线Dynamixel网络进行控制，每个伺服机构有唯一的ID，内置控制电路可实现精确的位置控制。由于RS232 PC端口速率限制，使用了基于FTDI FT232RL USB转UART转换器的USB2Dynamixel伺服控制器，可提供超过1 Mbits的速度。

对于机械臂的手动控制，使用了3轴的Saitek Cyborg V1操纵杆。当机械臂自由度高于操纵杆时，需要进行运动学简化，常见方法如下：
- 当激光末端执行器需始终垂直于表面定位时，操纵杆的X轴旋转可同时移动机械臂的X1和X2轴，使执行器垂直于地面，此时操纵杆的Z轴对应机械臂的Z轴，Y轴不与机械臂运动关联。
- 直接忽略机械臂的一个轴，例如操纵杆的X - Y - Z轴直接对应机械臂的X1 - Y - Z或X2 - Y - Z轴。
- 解决机械臂的逆运动学问题后，操纵杆轴可对应夹爪末端执行器在笛