配置机械手的智能移动机器人设计.docx
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配置机械手的智能移动机器人设计
重庆邮电大学研究生堂下考试答卷
2013—2014学年第2学期
考试科目机器人技术
姓名熊文韬
学号S1*******6
专业控制科学与工程
2014年6月20日
配置机械手臂的智能移动机器人设计
摘要：
近年来，随着机器人研究的不断发展，机器人技术开始源源不断地向人类活动的各个领域渗透，结合这些领域的应用特点，各种各样的具有不同功能的机器人被研制出来，并且在不同的应用领域都得到了广泛的应用。
本文主要设计一个配置机械手的智能移动机器人具有下列特点：
通用性好、重复定位精度高、体积小、重量轻、外形美观、适于观察、成本低，可以调速、转弯、抓取物体。
涉及到双目摄像头定位、激光测距、电机控制、压力传感器等技术。
关键词:
智能移动机器人；机械手臂；压力传感器
1绪论
1.1课题背景
智能机器人在现代生产中应用日益广泛，作用越来越重要，智能机械手臂尤为如此，因此设计实用、高效的机械手臂对于机械设计者来说是义不容辞的责任，对于毕业的大学生也是一个实时、富有意义和挑战的课题。
智能机器人自20世纪60年代问世以来，其研究和开发在智能发达国家中一直备受青睐。
尽管各国对机器人的定义不尽相同，但都有可编程、拟人化、通用性等特点，是一种融机械工程、电子工程、计算机技术、自动控制技术等多学科为一体的高新技术产品。
随着相关支撑学科的长足发展，智能机器人的研究和开发正在突飞猛进，其应用领域进一步扩大。
我国机器人技术的研究工作起步较晚，虽已取得较大发展，但较之发达国家的水平仍有较大距离，应积极探索适合我国国情的智能机器人应用思路，开发低成本、高性价比的实用型智能机器人。
机器人自诞生之日起，便显示出其强大的生命力，机器人首先在智能生产中得到了广泛应用，并给传统智能带来了质的飞跃。
它不仅提高了传统产业的自动化程度，提高了劳动生产率而且还推动了以资源消耗低环境污染少为特征的新型智能的诞生随着人类在机械工程、电气工程、微电子技术、计算机技术、控制论、传感技术、信息学、声学、仿生学、及人工智能等学科领域的飞速发展，机器人技术的应用也正在向农业、林业、畜牧、养殖、海洋开发、宇宙探索、国防建设、安全救济、生物医学、服务娱乐等新领域拓展开来，并已取得显著进展，机器人技术已成为高科技应用领域中的重要组成部分。
机器人主要有两大类：
用于制造环境下的智能机器人和用于非制造环境下的服务机器人。
智能机器人是一种对生产环境和生产条件具有较强的适应性和灵活性的柔性自动化装备，它主要用于现代制造业中代替人们从事繁重、重复单调、环境恶劣危险、人做不了或做不好的工作，从而减轻了人们的劳动强度，改善了劳动环境，并有效地提高了生产的自动化程度，提高了产品质量和劳动生产率。
智能机器人是柔性化制造系统FMS、自动化工厂FA和计算机集成制造系统CIMS，必不可少的自动化工具，它的发展和应用情况已成为一个国家智能自动化水平的重要标志。
以机械手臂为例，机械手臂的发展是随着机器人技术和传感器技术的不断成熟而不断发展的。
通常机械手臂由多自由度机械连杆和末端夹持器（也称机械手）组成。
机械手臂通过多自由度机械连杆的姿态调整和机械手的动作完成操作任务。
机械手臂作为机器人的一个重要组成部分，起着连接和承受外力的作用，手臂需要承受物料的重量和手部、手腕、手臂自身的重量，其结构、工作范围、灵活性以及抓重大小、定位精度等对机械手性能影响很大。
因此在设计手臂的结构形式时，除了要考虑上述因素外，还应注意一下几点：
（1）手臂应承载能力大、刚性好、重量轻，保证手臂准确工作并具有一定的定位精度；
（2）应使手臂运动速度快，惯性小、动作灵活；
（3）应使手臂传动准确，导向性好；
（4）输油管道的布置应合理，不妨碍机械手的运动且使手臂外形整齐，结构紧凑；
（5）其他要求，如高温作业，应考虑辐射的影响；粉尘场合应设有防尘装置等。
1.2机器人的定义及特点
1.2.1机器人的定义
机器人的研究、开发和应用涉及多刚体动力学、机构学、机械设计、传感技术、电气液压驱动、控制工程、智能控制、计算机科学技术、人工智能和仿生学等学科，机器人技术是一门跨学科的综合性技术。
早在20世纪60年代初，美国就制造出了第一台智能机器人，目前己经发展到第三代一智能机器人。
由于机器人技术和机器人的重要作用，各智能化国家近几年都把它的研究和开发列为国策，制订一系列规划，多方采取措施，以加快发展。
许多发展中国家也纷纷建立技术开发中心，应用和生产机器人，可以说当今正在掀起一个世界范围的机器人研制热潮。
机器人（Robot）是1920年由捷克作家卡雷尔·卡佩克在剧本中塑造的一个具有人的外表、特征和功能，愿意为人服务的机器奴仆“Robot”一词衍生出来的。
机器人的定义是多种多样的，其原因是它具有一定的模糊性，机器人不断在发展，新的机型、新的功能不断涌现，根本原因主要是因为机器人涉及到了人的概念，成为一个难以回答的哲学问题，就像机器人一词最早诞生于科幻小说之中一样，人们对机器人充满了幻想。
也许正是由于机器人定义的模糊，才给了人们充分的想像和创造空间。
在把机器人理解为仿人机器的同时，也可以广义地把机器人理解为仿动物的机器。
我们可以这样说:
机器人是一个在三维空间中具有较多自由度的，并能实现诸多拟人动作和功能的机器，而智能机器人则是在智能生产上应用的机器人。
我国科学家对机器人的定义是:
“机器人是一种自动化的机器，所不同的是这种机器具备一些与人或生物相似的智能能力，如感知能力、规划能力、动作能力和协同能力，是一种具有高度灵活性的自动化机器。
”在研究和开发未知及不确定环境下作业的机器人的过程中，人们逐步认识到机器人技术的本质是感知、决策、行动和交互技术的结合。
随着人们对机器人技术智能化本质认识的加深，机器人技术开始源源不断地向人类活动的各个领域渗透。
结合这些领域的应用特点，人们发展了各式各样的具有感知、决策、行动和交互能力的特种机器人和各种智能机器人，如移动机器人、微机器人、水下机器人、医疗机器人、军用机器人、空中空间机器人、娱乐机器人等。
对不同任务和特殊环境的适应性，也是机器人与一般自动化装备的重要区别。
这些机器人从外观上己远远脱离了最初仿人形机器人和智能机器人所具有的形状，更加符合各种不同应用领域的特殊要求，其功能和智能程度也大大增强，从而为机器人技术开辟出更加广阔的发展空间【6】。
1.2.2机器人的特点
机器人最显著的特点有以下几个:
1.可编程。
生产自动化的进一步发展是柔性自动化。
机器人可随其工作环境变化的需要而再编程，因此它在小批量多品种具有均衡高效率的柔性制造过程中能发挥很好的功用，是柔性制造系统（FMS）中的一个重要组成部分。
2.拟人化。
机器人在机械结构上有类似人的行走、腰转、大臂、小臂、手腕、手爪等部分，在控制上有电脑。
此外，智能化机器人还有许多类似人类的“生物传感器”，如皮肤型接触传感器、力传感器、负载传感器、视觉传感器、声觉传感器、语言功能等.传感器提高了机器人对周围环境的自适应能力。
3.通用性。
除了专门设计的专用机器人外，一般机器人在执行不同的作业任务时具有较好的通用性。
比如，更换机器人手部末端操作器（手爪、工具等）便可执行不同的作业任务。
4.机电一体化。
机器人技术涉及的学科相当广泛，但是归纳起来是机械学和微电子技术的应用，特别是计算机技术的应用密切相关。
因此，机器人技术的发展必将带动其它技术的发展，机器人技术的发展和应用水平也可以从一个方面验证一个国家科学技术和智能技术的发展和水平。
1.3机器人的构成及分类
1.3.1机器人的构成
一个机器人系统，一般由操作机、驱动单元、控制装置和为使机器人进行作业而要求的外部设备组成。
1.操作机（又称执行系统）。
操作机是机器人完成作业的实体，它具有和人手臂相似的动作功能，是可在空间抓放物体或进行其它操作的机械装置。
通常由下列部分构成。
（1）末端执行器又称手部，是操作机直接执行工作的装置，并可设置夹持器、工具、传感器等，是智能机器人直接与智能对象接触以完成作业的机构。
（2）手腕是支承和调整末端执行器姿态的部件，主要用来确定和改变末端执行器的方位和扩大手臂的动作范围，一般具有2-3个回转自由度以调整末端执行器的姿态。
有些专用机器人可以没有手腕而直接将末端执行器安装在手臂的端部。
（3）手臂它由操作机的动力关节和连接杆件等构成，是用于支承和调整手腕和末端执行器位置的部件。
手臂有时不止一条，而且每条手臂，也不一定只有一节（如关节型就可能有多节），所以，它有时还应包括肘和肩的关节，即手臂和手臂间（靠近末端执行器的一节通常叫小臂，靠近机座的，通常叫大臂），手臂与机座间用关节连接，因而扩大了末端执行器姿态的变化范围和运动范围。
（4）机座有时称为立柱，是智能机器人机构中相对固定并承受响应力的基础部件。
可分固定式和移动式两类，移动式机座下部安装了移动机构，它可以扩大机器人的活动范围。
2.驱动单元
它是由驱动器、减速器、检测元件等组成的组件，是用来为操作机各部件提供动力和运动的装置。
驱动器是将电能或流体能等转换成机械能的动力装置，通常是电动机、液压或气动装置。
驱动形式不同，传动装置也有所不同。
3.控制装置
它是由人对机器人的启动、停机及示教进行操作的一种装置，它指挥机器人按规定的要求动作。
控制装置包括检测（如传感器）和控制（如计算机）两部分，可用来控制驱动单元，检测其运动参数是否符合规定要求，并进行反馈控制。
这就是闭环控制。
如果没有反馈控制，就是较简单的开环控制。
图1计算机智能控制系统
4.人工智能系统
对于智能机器人，还应有人工智能系统。
它主要由两部分组成，一部分为感觉系统（硬件），主要靠各类传感器来实现其感觉功能。
另一部分为决策一规划智能系统（软件），它包括逻辑判断、模式识别、大容量数据库和规划操作程序等功能。
1.4机器人的应用与发展
1.4.1机器人的应用
在发达国家，机器人己广泛地应用于智能、国防、科技、生活等各个领域。
产业部门应用最多的当推汽车智能和电子智能，在金属加工、塑料成型、机械制造等行业也有普遍应用，并逐渐向纤维加工、食品智能、家用产品制造等行业发展。
焊接作业包括点焊和弧焊，是机器人用得最多的作业之一。
传统的点焊机虽然可以减轻人的劳动强度，焊接质量也较好，但它适宜少品种大批量的生产环境，其夹具和焊枪位置不能随零件的改变而变化，而点焊机器人可通过重新编程来调整空间点位，满足不同零件的需要，故特别适宜于小批量多品种的生产环境。
弧焊作业由于其焊缝多为空间复杂曲线，故多由人工完成，连续轨迹控制的机器人可以胜任此任务，故广泛用于各种复杂结构和容器的焊接。
Unimate,Motoman,ASEA等都是典型的焊接机器人。
它们忠于职守，能够准确地执行人类的指令，从这一点讲，机器人实在是人类最忠实的仆人。
教给它们什么样的动作，它们就不厌其烦地做上成百上千次。
如果需要叫它们执行新的任务，只需要重新教它们一遍就行了。
重新教授的内容通过另外一套程序来实现。
通常一个机器人可以保存成百种不同作业和不同动作套路的程序，可以十分方便地随主人之意调用和更换花样。
这种忠实的仆人具有“一次示教，终身难忘”的特点，动作准确、可靠、分毫不差。
它们在军事智能和生产领域中大有作为。
在爆炸品和危险物生产线上，它们可以代替人工作，且不知疲倦，连续工作。
它们动作准确、可靠，即使加工成千上万发炮弹，也下会碰到底火引起爆炸事故。
智能机器人真可谓称得上是新一代的“蓝领工人”。
减少了工人的危险程度，做到了一些人不能做到的任务。
它必将是今后发展的重中之重。
未来人们的许多任务都将有机器人代为完成。
图2柔性机械手臂的模型
喷漆作业由于环境恶劣，国外大量使用了机器人，挪威生产的Trallfa机器人是目前世界上用得最多的喷漆机器人，该机器人为关节式，6自由度，电液或全电动伺服驱动，采用示教再现方式，既可实行点位控制，也可实行连续轨迹控制。
搬运物料的作业包括为机床上下料，为自动生产线转运工件，搬运机器人和数控机床一起组成柔性加工系统，一条柔性生产线可配置几台至十几台搬运机器人，典型的搬运机器人是T3和Funac机器人。
机器人用于装配作业是随着视觉系统的发展而发展起来的，电子智能用得最多，主要用在电路板的装配上，还有电动机、发动机部件、阀门等产品的装配。
PUMA机器人是一种典型的装配机器人，有6个自由度，关节式，直流伺服电机驱动，微机控制点位或连续轨迹，用VAL语言示教编程，其手腕机构具有顺应性，可克服装配中的误差。
国外的航空航天智能中应用机器人也十分广泛，如铆接装配作业就大量使用了机器人，此外如电气插头的装配，发动机风扇外壳和高压涡轮的焊接，飞机座舱盖和风挡钻孔作业，飞机机身和垂直尾翼钻孔，都采用了机器人。
某些飞机机身、机舱的喷漆作业，发动机零部件等离子喷涂也采用了机器人。
在空间开发中，航天飞机上收放卫星的机器人是加拿大Spar公司生产的，美国NASA实施的火星探测计划，发射了两个火星探测器海盗I和海盗H，它们也是一种机器人，在火
星上采集样品，作各种实验，并能将实验结果发回地球。
在海洋开发方面，美国曾用Curv号有缆水下机器人成功地从西班牙附近900米深的海底打捞一颗因B-52轰炸机失事掉入水中的氢弹。
挪威卑尔根公司生产的一种水下机器人，可在水下600米处作业，装有电视摄像机，可收集海底标本，切割石油管道和缆索等。
总之，机器人的应用面相当广泛，机器人的工作特点是在计算机控制下离开人的干预进行各项工作。
用机器人代替人，可以使人摆脱高温、有毒、粉尘、振动、放射性、强噪音等恶劣环境，同时也改善了就业结构。
机器人工作抗干扰能力强，一心一意按所编程序工作，动作精度、重复精度高，因此能保证和提高产品质量。
解决多品种小批量生产的自动化问题二随着人民生活水平的提高，人们要求提供更丰富更多样的产品。
因此，用传统的生产方式难以满足人们的需求，当前柔性制造系统的飞速发展正是适应了这种发展趋势，而机器人是柔性系统中不可缺少的提高劳动生产率的关键设各。
与人相比，机器人有一个最大的特点:
不知疲倦、不需要休息，在合宜的条件下，可以连续工作，因此可以大大地提高劳动生产率。
机器人对于改善劳动条件、减少安全事故，减少人受危险环境的伤害等方面都有显著的效果。
1.5本文的研究内容
本文主要设计一个配置机械手的智能移动机器人具有下列特点：
通用性好、重复定位精度高、体积小、重量轻、外形美观、适于观察、成本低，可以调速、转弯、抓取物体。
涉及到双目摄像头定位、激光测距、电机控制、压力传感器等技术。
2、系统总体结构图
机器人系统主要由机械系统、驱动控制系统、视觉系统、传感器系统、上位机系统、电源系统以及人机交互系统等组成。
系统总体结构图如下：
智能机器人平台采用了主从结构的分布式处理方式，由上位机系统来协调控制各个子模块系统。
各个子系统都有自己的数据处理机制，数据处理都在本模块的DSP处理器中完成。
上位机只是负责数据融合、任务分解、策略选择制定、协调控制各子模块等工作。
当上位机需要某个模块的数据时，子模块向上位机提供该模块经过处理以后的数据。
由于大量的数据处理都在各个子模块中完成，上位机得到的都是经过处理后的小量数据，大大减少了上位机的负担。
采用这种方式既提高了上位机的效率，又增加了系统的稳定性，方便系统的维护。
3、机械手
3.1机械手结构
该机械手的设计仿照人类手臂的构造，总共有五个自由度，包括抬手臂转动关节，肩转动关节，肘转动关节，腕转动关节，手爪旋转关节与手爪开闭关节。
这种多自由度的设计使得机械手具有较大的灵活度，以适应抓取不同目标物体的要求。
机械手臂具有大臂、中臂、小臂、手腕回转、手腕俯仰六个自由度。
如图18所示。
机械手臂的参数如下所示：
1）机械手臂臂长为0.6m，抓取的重量>=2kg。
2）各关节工作范围
基座：
0－250°大臂俯仰：
0－80°中臂俯仰：
0－80°
小臂俯仰：
0－130°手腕回转：
0－360°手腕俯仰：
0－90°
3）大臂、中臂、小臂和手腕等关节上都需安装位置传感器，以便机械手主要关节可以实现计算机联动，使操作员只要针对手爪运动直接进行遥操作，而不需更多考虑各关节的运动，使操作方便、高效。
图4六自由度机器手臂结构图
3.2机械手的传感器
本智能机器人的腕力传感器安装在机械手臂的腕部；接近觉、触觉、滑觉、热觉、温度传感器安装在机械手上；视觉传感器也安装在机械手臂上。
4、控制系统
4.1感知系统
感知系统也就是传感器系统，本智能机器人系统的传感器系统可以只包含两个传感器，一个是测障、测距用激光传感器，一个是抓物时压力感测的压力传感器。
红外测距传感器（简称PSD：
PoisonSensitiveDetector）：
通常采用光学三角测量方法来确定机器人同物体之间的距离：
传感器的红外发光管发出红外光，当红外光没有碰到障碍的时候，红外光保持前行；当红外光碰到障碍的时候，红外光反射回来，并进入探测器。
这样，在反射点，发射器，探测器之间形成一个三角形，探测器通过镜面反射，将红外光射入一个线性CCD中，由CCD测量反射光的角度，并由角度的大小来计算障碍物的距离。
本机器人系统配置4路PSD传感器，分别以接近于90度的角度间距安装于机器人的前、后、左、右四个方向上和机械手臂抓手的手掌内。
压力传感器：
测得与物体接触的压力值返回给DSP分析处理：
是否继续抓紧动作。
装在机械手臂抓手的每个手指上。
传感器系统结构图
4.2控制器：
ARM9
ARM9系列微处理器主要应用于无线设备，ARM9系列处理器可为要求苛刻、成本敏感的嵌入式应用提供可靠的高性能和灵活性。
嵌入式系统（ES）是计算机技术、通信技术、半导体技术、微电子技术、语音图像数据传输技术，甚至传感器等先进技术和具体应用对象相结合后的系统，其是硬件和软件紧密捆绑在一起的系统。
将嵌入式系统应用于机器人的设计中，对机器人的性能智能化、网络化、小型化都有了明显提高。
机器人需要有智能较高的自动控制性能与可靠的机械控制性能的同时保证。
在此以ARM9处理器为核心，对基于嵌入式系统的智能机器人进行了设计。
摄像头双目定位系统：
由双目立体视觉技术计算出目标物在视觉坐标系中的三维坐标，并将该坐标转换到机器人坐标系，然后根据该坐标控制机械手实现自动定位。
人通过双眼观察客观的三维世界的景物，通过几何光学的投影，像点在左右两眼视网膜上的投影位置不同，这种两眼视网膜上的位置差就称之为双目视差（BinocularDisparity），简称视差。
人能有物体的远近感知，就是因为有这个视差，再经过大脑的加工形成的。
基于视差理论的双目立体视觉，就是运用两个相同的摄像机对同一景物从不同位置成像，获得景物的立体图像对，通过各种算法匹配出相应像点，从而计算出视差，然后采用基于三角测量的方法恢复深度信息。
现有的绝大多数双目立体视觉系统均采用这项原理。
两个摄像头被安装在机械手小臂上，用来充当双目立体视觉系统的双目。
为实现机械手目标自动定位的功能。
两摄像头将摄取的目标物的图像传递到图像采集模块，由主控器传送至上位机的立体视觉子系统通过该两幅二维图像，计算出目标物在摄像头坐标系中的三维坐标，将其转换为在机器人坐标系中的三维坐标，并将其传给机器人本体上的Arm9，并完成手臂的运动控制，控制手臂运动到目标物位置，从而实现自动目标定位的功能。
系统结构如下图所示。
4.3驱动系统
轮速控制驱动：
驱动系统主要是电机的驱动。
电机是移动机器人的动力源泉，目前移动机器人领域应用较多的是步进电机和直流电机两种。
步进电动机是一种将电脉冲信号转换成机械角位移模拟量的控制电机，其输出的位移大小与输入脉冲个数成正比且时间上与脉冲同步，通过改变脉冲频率调节步进电机转速。
直流电机采用PWM控制，只需要通过软件改变PWM波的占空比就可实现调速，这对提高移动机器人运动中的灵活性非常有用。
考虑使用嵌入式Arm作为控制器时设计可靠性，驱动电机就选用直流电机。
直流电机驱动系统结构如下图
部分电机控制驱动电路
以下是电机控制系统结构图：
由于直流电机的开环控制技术不能消除转速差率以及不能满足实时性的要求，实际中常采用闭环控制技术来调节转速。
电机的闭环控制系统可以是单闭环系统（速度闭环），也可以是双闭环（速度环和电流环）。
转速负反馈单闭环控制系统可以保证系统稳定的条件下实现转速无静差，但是如果对系统的动态性能要求较高的话，如快速启制动，单闭环系统就很难满足要求，这是因为单闭环系统不能完全按照需求来控制动态过程的电流和转矩。
为了改善动态性，就要在速度反馈单闭环控制的基础上再引入电流反馈来控制系统动态过程中的电流和转矩，系统采用双闭环控制系统（外速度环和内电流环）。
机械手臂伺服电机驱动：
机械手臂主要由手部和运动机构组成。
手部是用来抓持目标物体，运动机构使手部完成各种转动、移动或复合运动来实现规定的动作。
为了抓取空间中任意位置和方位的物体，需有五个自由度，用五个舵机来控制。
抬手臂（舵机1驱动）、转手臂（舵机2驱动）、肘转（舵机3驱动）、腕转（舵机4驱动）、手爪开闭（舵机5驱动）。
由Arm9产生六路占空比可调的PWM信号来控制机械手的运动如图8。
利用上位机与Arm9通信，改变占空比从而控制机械手臂如图9。
为了使机械手运动时保持一定的连贯性，同时刻到达指定位置，机械手不同部位运动的速度应该不同，转一个小角度时舵机的速度应该慢一些，从而达到柔性控制。
舵机的主体结构有五个部分：
外壳、减速齿轮组、电机、电位器、控制电路。
工作原理：
控制电路接受来自信号线的控制信号，控制电机转动，电机带动一系列齿轮组，减速后传动至输出舵盘。
舵机的输出轴和位置反馈电位计是相连的，舵盘转动的同时，带动位置反馈电位计，电位计将输出一个电压信号到控制电路板，进行反馈，然后控制电路板，根据所在位置决定电机的转动方向和速度，从而达到目标停止。
5、元器件选型
机器人控制系统主要由两部分组成，即以ARM9为核心的上位机和以DSP为核心的下位机传感器、电机控制器。
系统的上位机由基于ARM920T内核的S3C2440嵌入式开发板构成，下位机以TMS320F2812芯片为核心构成分布式的DSP双足机器人的关节控制器，上位机和下位机之间通过CAN总线连接并实现数据通信。
上位机ARM9主要负责系统的初始化、远程通信、组织管理、任务规划、任务调度以及与下位机DSP的通讯等任务。
ARM9上运行有实时操作系统，负责多任务的调度和任务的执行，并通过CAN总线向下位机DSP控制器发送有特定数据格式的控制指令和控制参数。
同时，ARM9还接收下位机DSP控制器返回的机器人各个传感器及状态、位置参数、姿态等相关参数。
上位机ARM9将这些接收到的数据进行处理，结合预期的机器人抓取动作规划对机器人的下一个抓取动作做出相应的指示，保证机器人的实际运动状况和预期规划的运动在允许的偏差范围内保持一致，从而达到预期的目的以实现机器人平稳的运动和做出各种预期的抓取动作姿态。
下位机各DSP控制器主要负责接收来自上位机的控制指令和控制参数，按规定的协议进行转换、解释，并结合固化在DSP控制器中的控制算法完成对机器人电机的控制。
DSP在执行运动控制指令的同时还将机器人实际运动情况反馈给上位机ARM9，与上位机进行信息交换，以便上位机根据当前的运动状态决策下一步的抓取指令和参数。
下位机DSP控制器在接收到上位机发送来的控制参数之后应该迅速做出响应，结合控制算法给驱动器发送控制指令，同时通过光电编码器等传感器件反馈回来的信号再对控制指令（或者PWM波序列）做相应的调整。
机器人移动机构采用三轮结构（一驱动轮+两随动轮）。
驱动轮采用12V的DC伺服电机，驱动轮的直径12cm，随动轮的直径15cm。
移动机构的平面最大移动速度达到1.14米/秒。
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