迎和高校開展機械手臂合作教學

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。機械手是出現(xiàn)的工業(yè)機器人，也是出現(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。

所以學習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。

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有1-16路和17-32路供電端口]），同時還設有wi-fi無線控制模塊，預留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物體大小。但由于舵機手爪沒有壓力檢測傳感器反饋，當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。

只要我們設置合適的摩擦系數(shù)，當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）預留ISP下載口，wi-fi無線控制接口；

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

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

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。若要設置其他波特綠請參考圖2所示。（上位機軟件默認的設置是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?。?.19MB

上傳日期：2011.01.17

六自由度機械手上位機軟件.rar

大小：152KB

上傳日期：2011.04.25

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