基本信息
- 项目名称：
- 网络农场游戏的现实化--一种远程机械臂控制系统
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 机械与控制
- 大类：
- 科技发明制作A类
- 简介：
- 这是一套能够连接现代农场和广大网民的新型交互系统，并且以当下流行的“开心农场”等网络农场的形式表现出来。我们将调动网友的游戏热情和巨大潜在消费力构件真实版的“开心农场”。使网友能够利用一个客户端便可以在家中经营自己在远端的小农场，并可以操纵一个机械臂对自己的农场进行照料。
- 详细介绍：
- 在十二五开局之年，我国已把新一代信息技术“物联网”做为发展重点，其核心就是将互联网技术延伸到物与物之间。正因为这种概念的启发再加之国家发展农业产业化的切实需求。我们希望开发与一套能够连接现代农场和广大网民的新型交互系统，并且以当下流行的“开心农场”等网络农场的形式表现出来。我们将调动网友的游戏热情和巨大潜在消费力构件真实版的“开心农场”。使网友能够利用一个客户端便可以在家中经营自己在远端的小农场，并可以操纵一个机械臂对自己的农场进行照料。并且引入网络游戏的积分评比的竞争机制。 这个系统涉及机械、电子、计算机、软件、网络等领域。跨多学科和实际经济效益是我们最关键的创新点。 系统分为软件、控制、执行机构三大部分。利用C#构建基于TCP/IP的客户端和服务器；利用MCU作为控制器；自行搭建的六自由度机械臂作为执行机构。 系统最终能够实现： 1. 远程六自由度机械臂控制。 2. 视频网络服务器远程监控。 3. 客户端人机交互控制。
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作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 在十二五开局之年，我国已把新一代信息技术“物联网”做为发展重点，其核心就是将互联网技术延伸到物与物之间。正因为这种概念的启发再加之国家发展农业产业化的切实需求。我们希望开发与一套能够连接现代农场和广大网民的新型交互系统，并且以当下流行的“开心农场”等网络农场的形式表现出来。我们将调动网友的游戏热情和巨大潜在消费力构件真实版的“开心农场”。使网友能够利用一个客户端便可以在家中经营自己在远端的小农场，并可以操纵一个机械臂对自己的农场进行照料。并且引入网络游戏的积分评比的竞争机制。 这个系统涉及机械、电子、计算机、软件、网络等领域。跨多学科和实际经济效益是我们最关键的创新点。 系统分为软件、控制、执行机构三大部分。利用C#构建基于TCP/IP的客户端和服务器；利用MCU作为控制器；自行搭建的六自由度机械臂作为执行机构。 系统最终能够实现： 1. 远程六自由度机械臂控制。 2. 视频网络服务器远程监控。 3. 客户端人机交互控制。
科学性、先进性
- 本项目用STM32作为控制器MCU，利用其脉宽调制(PWM)，发出占空比可调的PWM波改变舵机的角度，实现精确控制；算法采用软件延迟，最小控制精度0.9°，减少了繁复的外围控制电路。最多可8路同时输出PWM波形，达到8自由度控制。 执行机构部分采用Triz理论进行指导分析，对机械臂的部分结构进行了优化设计 控制软件窗口在C#环境下利用串口类进行设计，易于非专业人士操作。此外利用WinSocket类进行基于TCP/IP的服务器和客户端，能够实现发送接收数据，向下位单片机发送数据，向上位控制客户端反馈图像视频信号。还在labview环境下构建了一个C/S（Client/Server）系统，实现远程监控，这可以方便专业人士从远端监控机械臂。
获奖情况及鉴定结果
- 无
作品所处阶段
- 中试阶段
技术转让方式
- 非专利技术转让
作品可展示的形式
- 样机 图片 展板 视频
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 开发一款基于机械臂为终端的网络游戏是对于未来的远景规划，在进一步推广给广大网友之前，这套系统可作为实验室远程控制；对于种植大棚的远程监控和处理等远程协助功能，并且在现有机械臂的条件下初步实现基于TCP/IP的远程抓取、移位、搜索等实际功能。 当下农业观光旅游，京郊采摘等新兴农业产业已经获得良好的经济效益。可见人们对于参与实践农业生产有很大的兴趣。倘若将这种热情与网络相结合，那么这对于新农村建设、开创新多元化农业产业都是大有裨益的。
同类课题研究水平概述
- 农业机器人的作业对象一般是农作物，这种作业对象形态各异，生长环境也大不相同。在设计农业机器人时就要考虑作业对象的自身特征以及外界的生长环境等诸多因素，因此，农业机器人应具备程序性、适应性和可移植性三种特性。程序性指对农业机器人发送不同的控制指令，就能改变其判断基准和动作顺序；适应性指机器人根据不同的作业环境和结合机械本身的情况，能够自动调整作业的质和量；可移植性指系统从一个环境移植到另一环境的难易程度，是决定农业机器人的应用范围的关键因素。 现代的农业机器人集传感技术、监测技术、人工智能技术、通讯技术、图像识别技术、精密及系统集成技术等多种前沿技术于一身，科技含量不言而喻；虽然已经出现了功能各异的农业机器人，但整个系统只能依靠自动控制实行操作功能或移动功能。此类系统主要包括以下几部分：执行机构、动力元件、传动装置、传感器、计算机。 遗憾的是，当今农业采摘机器人多为程式化的闭环控制系统，在应对复杂多变的农业环境时，系统的适应性和可移植性大大降低。且目前我国受制于国外先进科技，此类采摘机械多为国外进口，价格十分昂贵；更重要的是在出现问题时，由于技术封闭，我们难以对其进行大幅度机械调整改造。 综合上述因素，我们设计出一款性能可靠、成本低廉的远程采摘机械手臂。它涉及多个学科交叉，包含各个领域的科技成果。同时我们还吸取现有示教机械臂的原理，利用网络游戏的巨大市场，将生产寓于游戏，实现双向盈利。
