迎和高校開展機械手臂合作教學(xué)

前言：

機械手是指能模仿人手和臂的某些動作功能,，用以按固定程序抓取,、搬運物件或操作工具的自動操作裝置,。機械手是最早出現(xiàn)的工業(yè)機器人,，也是最早出現(xiàn)的現(xiàn)代機器人,，它可代替人的繁重勞動以實現(xiàn)生產(chǎn)的機械化和自動化,，能在有害環(huán)境下操作以保護人身安全,。

所以學(xué)習(xí)機械手的控制和使用,，對機器人制作和各類機器人競賽有著重要的作用和意義,。

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機械手臂簡介：

就本產(chǎn)品而言，伺服機器手臂,，顧名思義,，是由六個伺服電機驅(qū)動的機器手臂。既然是手臂,，那么就有幾個關(guān)節(jié),，大家可以聯(lián)想到，我們?nèi)祟惖氖直?，除了肩,、肘、腕這三個關(guān)節(jié)外,，再加上手指的關(guān)節(jié),，就有很多個關(guān)節(jié)了。那么我們這個機器手臂也是一樣,，用6個伺服電機實現(xiàn)了一個手的簡單結(jié)構(gòu),，除了沒有人那么多的關(guān)節(jié)外，還缺少一些神經(jīng)組織和神經(jīng)系統(tǒng),，然而,，具有“靈巧手”（可完成復(fù)雜裝配、搬運或仿人手抓取雞蛋）的“仿人形”機器人乃機器人研究的前沿。

而我們的6個伺服機器,，以巧妙的機械結(jié)構(gòu),，結(jié)合它的控制系統(tǒng)，展示了6自由度機器手動作的控制原理,。它采用3個13kg扭力的金屬齒輪,、一個3.2kg、兩個2.3kg的伺服和一些精密的鋁合金加工組件組合而成,。目前,，我公司的機器手臂以390mm長度的為主，使用32路控制器來控制機器手臂的運行動作,，本控制器采用atmega168 MCU,和電腦RS232串口通訊,，可同時控制32顆伺服電機，雙電源供電（6~12V單片機供電,，4.8~6V伺服電機供電[伺服電機供電分別設(shè)有1-16路和17-32路供電端口]）,，同時還設(shè)有wi-fi無線控制模塊，預(yù)留ISP下載口,，用STK500 ISP下載線便可以下載MCU控制程序,。

這套機器手臂，無論是robot fans做個人開發(fā)還是學(xué)生參賽,，都是機器人愛好的合適的教育平臺,。

夾持器改進說明：

由于夾持器的張開角度和舵機的轉(zhuǎn)動角度成等比例關(guān)系。當(dāng)手爪加持不同大小的物體時,，理想情況是,，舵機可以根據(jù)不同物體的大小而改變自動改變角度以適應(yīng)物體大小。但由于舵機手爪沒有壓力檢測傳感器反饋,，當(dāng)我們控制手爪抓取物體時,，如果舵機帶動手爪轉(zhuǎn)動角度小于物體寬度時，舵機就會發(fā)生堵轉(zhuǎn),，此時繼續(xù)加大扭矩,，舵機就會因過載而燒掉。

為了解決這個問題,，新款的二自由度舵機手爪（夾持器）,，參考汽車摩擦式離合器原理和結(jié)構(gòu)，為機械手爪增加了一個“摩擦盤”：在舵機和手爪中間,，通過兩個圓盤摩擦連接,，傳遞扭力。

只要我們設(shè)置合適的摩擦系數(shù),，當(dāng)舵機的遇到的阻力大于兩個圓盤摩擦力的時候,，兩個圓盤發(fā)生相對運動,，避免了舵機電流堵塞發(fā)生。當(dāng)舵機扭力小于摩擦力的時候,，舵機帶動夾持器完成物體抓取動作,。其原理圖和效果請看下圖：

機械手參數(shù)：

搬運負載：≥300g
機器手臂：總長度≥400mm
材料：鋁合金
舵機性能：
（1）4個伺服電機：
輸出力矩:≥10kg?cm
（2）2個伺服電機：
輸出力矩:≥2kg?cm

控制器參數(shù)：

（1）與電腦RS232串口通訊，可同時控制不少于30個伺服電機,；
（2）雙電源供電,；
（3）預(yù)留ISP下載口，wi-fi無線控制接口,；

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電氣參數(shù)：

電機工作電壓：4.8-6.0V
控制器工作電壓：6.0-12V
工作電流：1.2-2.5A
搬運負載：300-500g

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舵機性能簡介：

1、手臂伺服舵機：
    尺 寸:40.4*19.8*36mm
    重 量:48g
    速 度:0.22sec/60°
    輸出力矩:13kg·cm
 
2,、 手爪夾持器舵機：
    尺 寸:28x14x29.8mm 
    重 量:18g
    速 度:0.13sec/60°
    輸出力矩:2.3kg·cm

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機械手臂圖片和視頻：

32路伺服電機控制系統(tǒng)界面：

控制器介紹：

   

    1)如圖所示：從上往下看,，電路板正面有三個電源輸入口，中間的為單片機的電源輸入,。使用了7805將電壓穩(wěn)定在5V,。因此輸入的電壓在6V到12V之間即可。兩側(cè)分別供應(yīng)16路伺服電電機的,。輸入電壓在4,。8V~6V之間。

    2)伺服電機插針為32排,，每排3針,。如圖上藍色字體所標(biāo)志，最外側(cè)的針是地,，中間是電源,，最內(nèi)側(cè)是信號針（接伺服電機上的白色或橙色線）。

    3)中間的跳線是設(shè)置波特率的,，兩個跳線都插上,，代表了的值是11，波特率是115.2k,。若要設(shè)置其他波特綠請參考圖2所示,。（上位機軟件默認(rèn)的設(shè)置是115。2K,。）

產(chǎn)品配置：

    機械手臂  1臺

    機械手臂控制器  1臺（AVR單片機為主控制器,，提供控制代碼）

    串口線     1條

    電池盒     1個

    光盤        1張

功能擴展：

加裝到6WD車底盤上的“6自由度機械手”

資料下載：

6伺服電機多自由度機械手使用手冊.pdf

大小：1.19MB

上傳日期：2011.01.17

六自由度機械手上位機軟件.rar

大?。?52KB

上傳日期：2011.04.25

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產(chǎn)品配置：

配置	配件：	售價：
功能描述	1,、6伺服機器手臂（3個12KG的金屬舵機，一個7.2KG的,，兩個2.3KG的伺服電機）,； 2,、機器手臂控制器，可同時控制六臺機器手臂或32個伺服電機,； 3,、提供圖形化控制軟件，可控制機器手臂多個關(guān)節(jié)同時傳動,； 4,、可自動或手動編輯/組合指令讓機械手臂完成相關(guān)動作或操作； 5,、可對機械手臂舵機運轉(zhuǎn)角度,、運行速度做調(diào)整。	￥1980