管树龙

The Design of Material Sorting System Based on Image Recognition

GUAN Shu-long

（Suzhou Hanlong Intelligent Equipment Co.， Ltd.， Suzhou 215000， China）

【摘  要】论文以四个自由度的机械臂为研究对象，对其进行机械机构的设计，首先利用SolidWorks进行有限元分析，进而验证机械臂的应用可行性，然后采用Arduino开发板来控制舵机，从而使机械臂产生不同的运动，最后基于Proteus软件对舵机进行仿真。分拣的总工作流程就是利用Matlab进行图像识别，检测出该物料的类别，然后输出坐标和数据给Arduino，从而完成机械臂对物料的整个分拣动作。

【Abstract】The paper takes the manipulator with four degrees of freedom as the research object， and designs its mechanical mechanism. The paper firstly uses SolidWorks to perform finite element analysis to verify the application feasibility of the manipulator， then uses the Arduino development board to control the steering gear， so that the manipulator produces different motions， and finally simulates the steering gear based on the Proteus software. The total work procedure of sorting is to use Matlab for image recognition， detect the category of the material， and then output coordinates and data to Arduino， so as to complete the whole sorting action of the manipulator for the material.

【關键词】SolidWorks有限元分析;Arduino控制系统;Proteus仿真

【Keywords】SolidWorks finite element analysis; Arduino control system; Proteus simulation

【中图分类号】TH122;TP241                                             【文献标志码】A                                                 【文章编号】1673-1069（2021）05-0178-02

1 引言

产品分拣是工业自动化生产中的一项重要生产环节，传统的人工分拣或示教工业机器人分拣无法适应现代工业对劳动生产率和生产过程自动化水平的需求，将机器视觉技术与工业机器人相结合可使分拣作业具有更高的柔性和可靠性。本文设计的是基于Arduino控制的四自由度机械臂，总工作流程是先通过Matlab的图像识别分析出该物料的归属范畴，然后给予机械臂一个坐标，再通过Arduino的普通数字传感器接口产生占空比不同的方波，模拟产生出PWN信号来进行舵机定位，从而实现对机械臂的控制，完成物料分拣的整个任务流程。最后基于Proteus软件对其电气原理图进行仿真，验证Arduino程序的对与错。

2 机械臂本体的设计

2.1 机械臂类型方案选择

本设计采用的是伺服电机驱动的四轴旋转坐标机械臂。此类机械臂又称关节型机械臂，其最大的特点就是工作的空间范围大，只要在机械臂结构设计上多加几个关节，就可以实现多自由度的运动，配合其控制系统，其运动轨迹可以是多种多样的，只要对控制系统的程序进行编辑，就可以控制其关节部位，从而控制机械臂的整个运动。……