六自由度機(jī)械手的工作原理介紹
發(fā)布日期：
2021-01-15
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六自由度串聯(lián)機(jī)械手由6個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)組成，使用建模方法建立六自由度機(jī)械手運(yùn)動(dòng)學(xué)坐標(biāo)系（為參考坐標(biāo)系），假設(shè)機(jī)械手由一系列關(guān)節(jié)和連桿組成。這些機(jī)械手的關(guān)節(jié)可能是滑動(dòng)（線性）的或旋轉(zhuǎn)（轉(zhuǎn)動(dòng)）的，一旦將連桿的坐標(biāo)系確定，可以得到了相應(yīng)的連桿參數(shù)，直接可以推導(dǎo)出運(yùn)動(dòng)學(xué)的方程式。
六自由度機(jī)械臂有底盤（腰）、大臂、中臂、小臂、手腕旋轉(zhuǎn)，手腕的俯和仰六個(gè)自由度，在手腕頂部則通過手爪機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)對(duì)于負(fù)載目標(biāo)的抓取。六自由度機(jī)械手作為模擬工業(yè)機(jī)械手動(dòng)作的原型機(jī)，因此不要求具有較重的負(fù)載能力，但對(duì)抓取動(dòng)作精度有較高要求，因此驅(qū)動(dòng)方式選用了直流伺服電機(jī)，即腰部回旋、大臂、中臂、小臂動(dòng)作以及腕部的俯仰動(dòng)作均采用舵機(jī)，手爪機(jī)構(gòu)的開合驅(qū)動(dòng)也通過一臺(tái)舵機(jī)來驅(qū)動(dòng)。為了進(jìn)一步提高機(jī)械手抓取動(dòng)作的定位精度，進(jìn)一步為機(jī)械手設(shè)計(jì)了光電檢測(cè)定位系統(tǒng)。
六自由度機(jī)械手控制程序首先控制轉(zhuǎn)盤舵機(jī)在0到180°范圍內(nèi)來回掃描，當(dāng)?shù)谝粋€(gè)光電傳感器檢查到物體（傳感器傳回一個(gè)低電平）時(shí)，舵機(jī)減緩旋轉(zhuǎn)速度，進(jìn)行對(duì)物體的精確定位。當(dāng)掃描到物體后，機(jī)械臂向前運(yùn)動(dòng)，等待測(cè)距傳感器返回AD值比較匹配，此時(shí)即定位到物體具體位置。機(jī)械手張開夾取物體，并放到指定位置。然后單片機(jī)軟件復(fù)位，恢復(fù)到掃描狀態(tài)，等待下一次檢測(cè)。
為了進(jìn)一步提高機(jī)械手在復(fù)雜工作環(huán)境中抓取物體的準(zhǔn)確度，采用光電傳感器構(gòu)建伺服跟蹤控制系統(tǒng)進(jìn)行抓取定位，所設(shè)計(jì)的控制系統(tǒng)能使得機(jī)械手運(yùn)動(dòng)軌跡平滑、穩(wěn)定和精確。從而能確保機(jī)械手在危險(xiǎn)、陌生的工作環(huán)境中正常工作，更能大大提高自動(dòng)化生產(chǎn)線的生產(chǎn)效率，降低危險(xiǎn)場(chǎng)所人身事故的發(fā)生。
