解魔方氣動組合機械手功能結構設計與系統(tǒng)分析.pdf

1、隨著氣動技術的飛速發(fā)展，氣動機械手在機械加工、食品配送及仿生機器人研發(fā)等方面有著越來越廣泛的應用。根據校企共建氣動研究中心建設規(guī)劃，要求開發(fā)一種能夠集實驗、展示于一體的氣動機械手實驗平臺。通過對項目的調研、可行性分析及方案論證，確定對解魔方氣動組合機械手進行研究開發(fā)。該機械手以解魔方的趣味化過程展示氣動元件優(yōu)良性能，并為研究氣動元件組合運動的穩(wěn)定性、優(yōu)化氣動組合機械系統(tǒng)提供實驗平臺。
　　對比多種解魔方的常用方法，本課題開發(fā)研究的

2、解魔方氣動組合機械手以魔方基本還原原理為基礎，以適用于計算機編程的TM（Thistlethwaite Method）為解算方法。模擬人類解魔方過程中肘關節(jié)的擺動、小臂的推進與擺動、手指的夾持作用等基本動作，對解魔方氣動組合機械手進行功能結構設計，對氣動元件進行選型計算，采用氣爪、擺動氣缸、帶導桿氣缸以及肘部標準氣缸完成對魔方的夾持、轉動、機械臂推進、擺動等運動，使魔方每層得以旋轉。
　　對比RGB，HSV，HIS三種常見顏色空間模

3、型的特性及用途，選擇RGB模型完成顏色識別。以COMS攝像頭為主要視覺媒介，通過Visio Studio對捕獲到的魔方藍、紅、黃、綠、白、橙六色的r，g，b值進行統(tǒng)計分析，劃分顏色判斷區(qū)域。利用C＃環(huán)境下Emgu CV工具，開發(fā)窗口互動式視覺系統(tǒng)，實現圖像采集及顏色處理功能。以矩陣形式存儲魔方顏色狀態(tài)，通過點擊窗口按鍵，獲取該存儲顏色狀態(tài)并調入內部解算系統(tǒng)，得到魔方解算方案。
　　根據氣動機械手的工作要求，以PLC為下位機，設計P