外文翻譯機械手機械類(編輯修改稿)
2025-12-09 02:07 本頁面
【文章內容簡介】 所示）。 鑒于從第一代 卡爾斯魯厄靈巧 手設計中得到的經驗，比如 因 傳動帶而導致的 機械問題以及較大摩擦因數導致的控制問題， 卡爾斯魯厄靈巧手Ⅱ 采用了一些不同的設計決策。每根手指的關節(jié) 2 和關節(jié) 3 之間的直流電機被整合到手指 前部肢體中（圖 5 所示）。這種布置可使用很硬的球軸齒輪將運動傳遞到手指的關節(jié)處。處在電機軸上的角度編碼器（在齒輪前）此時可作為一個精度很高的位置狀態(tài)傳感器。 圖 KDHⅡ 圖 4. KDHⅡ 的頂視圖 為了感知作用在物 體上的手指力量， 我們 發(fā)明了一個六維力扭矩傳感器（圖 6所示）。這個傳感器可當作手指末端肢體使用，且配有一個球形指尖。它可以抓取較輕 的 物體，同時也能抓取 35kg 相近的較重物體 。此傳感器能測量 X、 Y 和 Z 方向的力及繞相關軸的力矩 。 另外， 3 個共線的激光三角測量傳感器被安置在 KDHⅡ 的手掌上（圖 5 所示）。因為有 3 個這樣的傳感器，因此 不僅可以測量 3 單點之間的距離，如果知道物體的形狀，還能測出被抓物體表面之間的距離和方向。物體狀態(tài)傳感器的工作頻率為 1kHz，它能檢測和避免物體的滑落。 華中農業(yè)大學本科畢業(yè)設計外文翻譯 4 圖 5. KDHⅡ 的側 視圖 圖 6. 帶應變計量傳感器的六自由度扭轉傳感器 4. 控制系統(tǒng) 機器人手的控制系統(tǒng)決定哪些潛在的靈巧技能能夠被實際利用，這些技能都是由機械系統(tǒng)所提供的。如前所述，控制系統(tǒng)可分為控制計算機即硬件和控制算法即軟件。 控制系統(tǒng)必須滿足 以下 幾個 的條件： 1. 必須 要有足夠的 輸入輸出 端口 。例如，一具有 9 個自由度的低級手，其驅動器至少需要 9 路模擬輸出端口 ，且要有 9 路從角度編碼器的輸入端口。如再加上每個手指上的力傳感器、觸覺傳感器及物體狀態(tài)傳感器的話，則端口數量將增加號幾倍。 2. 需具備對外部事件快速實時 反應 的 能力。 例如，當檢測到物體滑落時，能立即采取相應的措施。 3. 需具備較高的計算能力以應對 一些不同的任務。如可以對多指及物體并行執(zhí)行路徑規(guī)劃、坐標轉換及閉環(huán)控制等任務。 4. 控制系統(tǒng)的體積要小，以便能夠將其直接集成到操作系統(tǒng)當中。 5. 在控制系統(tǒng)與驅動器及傳感器之間必須要電氣短接。特別是對傳感器來說，若沒有的話，很多的干擾信號將會 干擾傳感器信號。 控制硬件 為了應對系統(tǒng)的要求，控制硬件一般分布在幾個專門的處理器中 。如可通過一個簡單的微控制器處理很低端的輸入輸出接口（馬達和傳感器），因此控制器尺寸很小，能輕易地集成到操縱系統(tǒng)中。 但是較高 水平 的控制端口則需要較高的 計算能力，且需要一個靈活實時操作系統(tǒng)的支持。 這可以通過 PC 機輕易地解決。 因此，控制硬件常由一個非均勻的分布式計算機系統(tǒng)組成，它的一端是微控制器，而另一端則是一個功能強大的處理器。不同的計算單元則通過一個通信系統(tǒng)連接起來，比如總線系統(tǒng)。 控制軟件 機器人手的控制軟件是相當復雜的。 必須對要對手指進行實時及平行控制，同時還要計劃手指和物體的新的軌跡。因此 ，為了減少問題的復雜性，就有必要將此問題分成幾個子問題來處理。 另一方面涉及軟件的開發(fā)。機器人手其實是一個研究項目，它的編程環(huán)境如用戶界面，編程工具和調試設施都必須十分強大和靈活。這些只能使用一個標準的 操作系統(tǒng)才華中農業(yè)大學本科畢業(yè)設計外文翻譯 5 能得到滿足。在機械人中普遍使用的分層控制系統(tǒng)方法 都經過了修剪，以滿足機械手的特殊控制要求。 卡爾斯魯厄靈巧手Ⅱ 的控制系統(tǒng)
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