文档介绍：多功能智能机械臂

摘要:未来属于科技的时代,一切都将向着智能化发展。传统的黑板板书教学方式生动形象,灵活性和可操作性强,但其人性化较差,粉尘对授课人危害极大。鉴于此,本作品研制了一个多功能智能机械臂,该机械臂可以替代老师在黑板上完成所有的书写擦除工作,书写速度与手动书写相媲,操作简单,工作灵活,稳定性高,紧跟时代步伐。
关键词:智能;机械臂;书写擦除
1 研制背景及意义
教学实践领域,在以多媒体教学为主流的环境下,传统的黑板板书教学方式仍占有举足轻重的地位。该教学方式生动形象,灵活性和可操作性强,能起到很好的教学目的。
板书教学过程中,授课者要利用粉笔手动书写,幅面改变时需用黑板刷手动擦除,费时费力,粉笔落下的粉尘对人的身体健康有害等实际问题;诸多研究皆是通过改良擦除黑板的方式或者提高擦除效率来减少粉尘对老师的待危害,这类改进起到了一定的作用,但是还是存在以下两点主要问题。第一,黑板擦除装置机构复杂,操作繁琐,很多授课者都不愿意使用;第二,授课者仍然还得手动进行书写,工作量依旧很大。在竞争日渐激烈的今天,辛勤工作的老师不仅想提升教学质量,而且期待能减少工作强度,将更多的精力用在教学科研中。
针对上述问题,本作品采用高级的技术及算法,研制了一个多功能智能机械臂,此机械臂可以替代老师在黑板上完成所有的书写擦除工作。授课教师利用控制终端进行简单的操作,控制机械臂使其在竖直的黑板上随意移动,通过操作控制终端实现自动写字,画图和擦除黑板等功能,这样,充分体验了智能化未来化科技化的优点。智能机械手书写高效且定位精准,成本不高让它有很好的普及性应用前景。科技化的教室可以大大激发学生的学****兴趣。机械手是社会智能化发展的一种产物,将它引入课堂是未来发展的需要,可以让学生体现梦幻般的课堂生活。
2 原理分析与硬件电路图
本作品主要由可手持控制终端和多功能智能机械臂组成。可手持控制终端由教师操作,可进行书写和画图等诸多操作的控制,多功能智能机械臂执行相应的书写、画图操作,可手持控制终端和多功能智能机械臂之间采用蓝牙通信。
可手持控制终端
可手持控制终端主要包括控制通信部分、操作按键部分和触摸屏。教师在触摸屏上进行书写操作,控制通信部分将书写指令数据以蓝牙方式发送给智能机械臂,由机械臂完成书写操作。可手持控制终端的硬件电路如图1所示:
图1 可手持控制终端的硬件电路图
图中,微控制器采用Atmel公司的ATmega128,16枚按键分别是字库目录索引的“上”、“下”、“左”、“右”,字库汉字选择的“上”、“下”、“左”、“右”,“写字”,“擦除”,“前移”,“后移”,“触屏跟随”,“抬起”,“放下”,“发送”。连接器J1、J2是与触摸屏的连接接口,J6是与蓝牙模块的通信接口,ATmega128与蓝牙模块的采用串口通信方式。
多功能智能机械臂
对智能机械臂的基本要求是能够快速、准确地夹持着笔芯书写文字或描绘图形,这就要求智能机械臂具有高精度、高灵敏性、灵活的自由度、完善的定位功能、和一定的承载能力,以及占用操作空间小、运动灵活等特性。实现这些特性的前提是确保机械臂具有足够的自由度,一般工业机械手最高是6个自由度,本设计机械臂同样采用6自由度。

多功能智能机械臂由五大部分组成:机械臂基体、