【文章內容簡介】 取料手（2） 吸附式取料手（3） 專用操作器及轉換器（4） 仿生多指靈巧手本文設計對象為物料搬運機器人，并不需要復雜的多指人工指，只需要設計能從不同角度抓取工件的鉗形指。手指是直接與工件接觸的部件。手指松開和夾緊工件，是通過手指的張開與閉合來實現的。該設計采用兩個手指， 機械手手指形狀 傳動機構是向手指傳遞運動和動力，以實現夾緊和松開動作的機構。根據手指開合的動作特點分為回轉型和平移形。本文采用回轉型傳動機構。（只畫出了一半，另外一半關于中心線對稱）。 機械手機構簡圖 ，O為電機輸出軸，曲柄OA、連桿AB、滑塊B和支架構成曲柄滑塊機構；滑塊B、連桿BC、搖桿CE和支架構成滑塊搖桿機構。通過兩個機構串聯，使電機最終驅動DE的來回擺動，從而實現手指的開合運動。 。 為便于手指的順利合攏，可以在兩個手指之間設置一個彈簧，這樣還可以提供適當的夾緊力。 另外，在選用電機的時候，要使電機的功率足以克服彈簧的收縮和張開，并且提供足夠加緊物體的力。 。 虛擬樣機場景下面更進一步計算出所需要的電機力矩。 力矩變化情況，起始階段須克服的彈簧力最大，電機轉矩必須大于550Nmm，這為電機的挑選提供了一定的依據。 該機器人一共具有四個獨立的轉動關節(jié)，連同末端機械手的運動，一共需要五個動力源。機器人常用的驅動方式有液壓驅動、氣壓驅動和電機驅動三種類型。這三種方法各有所長，：內容驅動方式液壓驅動氣動驅動電機驅動輸出功率 很大，壓力范圍為50～140Pa大，壓力范圍為48～60Pa，最大可達Pa 較大控制性能利用液體的不可壓縮性，控制精度較高，輸出功率大，可無級調速，反應靈敏，可實現連續(xù)軌跡控制氣體壓縮性大，精度低，阻尼效果差，低速不易控制，難以實現高速、高精度的連續(xù)軌跡控制控制精度高，功率較大，能精確定位，反應靈敏，可實現高速、高精度的連續(xù)軌跡控制，伺服特性好，控制系統復雜響應速度 很高較高 很高結構性能及體積結構適當，執(zhí)行機構可標準化、模擬化，易實現直接驅動。功率/質量比大，體積小，結構緊湊，密封問題較大結構適當，執(zhí)行機構可標準化、模擬化，易實現直接驅動。功率/質量比大，體積小，結構緊湊，密封問題較小伺服電動機易于標準化，結構性能好，噪聲低，電動機一般需配置減速裝置，除DD電動機外，難以直接驅動，結構緊湊，無密封問題安全性防爆性能較好，用液壓油作傳動介質，在一定條件下有火災危險防爆性能好，高于1000kPa(10個大氣壓)時應注意設備的抗壓性設備自身無爆炸和火災危險，直流有刷電動機換向時有火花，對環(huán)境的防爆性能較差對環(huán)境的影響液壓系統易漏油，對環(huán)境有污染排氣時有噪聲無在工業(yè)機器人中應用范圍適用于重載、低速驅動，電液伺服系統適用于噴涂機器人、點焊機器人和托運機器人適用于中小負載驅動、精度要求較低的有限點位程序控制機器人，如沖壓機器人本體的氣動平衡及裝配機器人氣動夾具適用于中小負載、要求具有較高的位置控制精度和軌跡控制精度、速度較高的機器人，如AC伺服噴涂機器人、點焊機器人、弧焊機器人、裝配機器人等成本液壓元件成本較高成本低成本高維修及使用方便，但油液對環(huán)境溫度有一定要求方便較復雜機器人驅動系統各有其優(yōu)缺點，通常對機器人的驅動系統的要求有：1）．驅動系統的質量盡可能要輕，單位質量的輸出功率要高，效率也要高；2）．反應速度要快，即要求力矩質量比和力矩轉動慣量比要大，能夠進行頻繁地起、制動，正、反轉切換；3）．驅動盡可能靈活，位移偏差和速度偏差要?。?）．安全可靠；5）．操作和維護方便；6）．對環(huán)境無污染，噪聲要??；7）．經濟上合理，尤其要盡量減少占地面積?；谏鲜鲵寗酉到y的特點和機器人驅動系統的設計要求，本文選用直流伺服電機驅動的方式對機器人進行驅動。 電機參數腰關節(jié)肩關節(jié)肘關節(jié)腕關節(jié)手爪型號MAXON2332MAXON2332MAXON2332MULTIPLEXSTELLSERVOMULTIPLEXSTELLSERVO額定電壓18v18v18v6v6v額定轉矩 Nm Nm Nm Nm Nm最大轉矩mmm額定轉速7980rpm7980rpm7980rpm5460rpm5460rpm最高轉速轉子慣量9200rpmcm9200rpmcm9200rpmcm由于一般的電機驅動系統輸出的力矩較小，需要通過傳動機構來增加力矩，提高帶負載能力。對機器人的傳動機構的一般要求有：（1）結構緊湊，即具有相同的傳動功率和傳動比時體積最小，重量最輕；（2）傳動剛度大，即由驅動器的輸出軸到連桿關節(jié)的轉軸在相同的扭矩時角度變形要小，這樣可以提高整機的固有頻率，并大大減輕整機的低頻振動；（3）回差要小，即由正轉到反轉時空行程要小，這樣可以得到較高的位置控制精度；（4）壽命長、價格低。 本文所選用的電機都采用了電機和齒輪輪系一體化的設計，結構緊湊，具有很強的帶負載能力，但是不能通過電機直接驅動各個連桿的運動。為減小機構運行過程的沖擊和振動，并且不降低控制精度，采用了齒形帶傳動。齒形帶傳動是同步帶的一種，用來傳遞平行軸間的運動或將回轉運動轉換成直線運動，在本文中主要用于腰關節(jié)、肩關節(jié)和肘關節(jié)的傳動。 。齒輪帶的傳動比計算公式為 齒輪帶的平均速度為 齒形帶傳動制動器及其作用：制動器是將機械運動部分的能量變?yōu)闊崮茚尫?，從而使運動的機械速度降低或者停止的裝置，它大致可分為機械制動器和電氣制動起兩類。在機器人機構中，學要使用制動器的情況如下：① 特殊情況下的瞬間停止和需要采取安全措施② 停電時，防止運動部分下滑而破壞其他裝置。機械制動器： 機械制動器有螺旋式自動加載制動器、盤式制動器、閘瓦式制動器和電磁制動器等幾種。其中最典型的是電磁制動器。 在機器人的驅動系統中常使用伺服電動機，伺服電機本身的特性決定了電磁制動器是不可缺少的部件。從原理上講，這種制動器就是用彈簧力制動的盤式制動器，只有勵磁電流通過線圈時制動器打開，這時制動器不起制動作用，而當電源斷開線圈中無勵磁電流時，在彈簧力的作用下處于制動狀態(tài)的常閉方式。因此這種制動器被稱為無勵磁動作型電磁制動器。又因為這種制動器常用于安全制動場合，所以也稱為安全制動器。電氣制動器 電動機是將電能轉換為機械能的裝置，反之，他也具有將旋轉機械能轉換為電能的發(fā)電功能。換言之，伺服電機是一種能量轉換裝置，可將電能轉換為機械能，同時也能通過其反過程來達到制動的目的。但對于直流電機、同步電機和感應電機等各種不同類型的電機，必須分別采用適當的制動電路。 本文中，該機器人實驗平臺未安裝機械制動器，因此機器人的肩關節(jié)和軸關節(jié)在停止轉動的時候，會因為重力因素而下落。另外，由于各方面限制，不方便在原有機構上添加機械制動器，所以只能通過軟件來實現肩關節(jié)和軸關節(jié)的電氣制動。 采用電氣制動器，其優(yōu)點在于：在不增加驅動系統質量的同時又具有制動功能，這是非常理想的情況，而在機器人上安裝機械制動器會使質量有所增加，故應盡量避免。缺點在于：這種方法不如機械制動器工作可靠，斷電的時候將失去制動作用。第3章 控制系統硬件 控制系統模式的選擇構建機器人平臺的核心是建立機器人的控制系統。首先需要選擇和硬件平臺，控制系統硬件平臺對于系統的開放性、實現方式和開發(fā)工作量有很大的影響。一般常用的控制系統硬件平臺應滿足：硬件系統基于標準總線機構，具有可伸縮性；硬件結構具有必要的實時計算能力；硬件系統模塊化，便于添加或更改各種接口、傳感器和特殊計算機等；低成本。到目前為止，一般機器人控制系統的硬件平臺可以大致分為兩類：基于VME總線（Versamodel Eurocard由Motorola公司1981年推出的第一代32位工業(yè)開放標準總線）的系統和基于PC總線的系統。近年來，隨著PC機性能的快速發(fā)展，可靠性大為提高，價格卻大幅度降低，以PC機為核心的