基于WDD35D4的模擬機械手設(shè)計

喬崢

摘 要：本文基于WDD35D4設(shè)計一個模擬機械手，通過手動操作該模擬機械手可以驅(qū)動六自由度機械手做出與模擬機械手一致的動作，這種機械手驅(qū)動方式在實際應(yīng)用中具有一定的研究意義。

關(guān)鍵詞：WDD35D4；模擬機械手

本文通過使用六個位移傳感器WDD35D4設(shè)計一個模擬機械手，通過手動操作模擬機械手對六自由度機械手臂實現(xiàn)遠程控制，讓機械手臂作出和模擬機械手一致的動作。

1 WDD35D4簡介

WDD35D4角度傳感器是一個高精度、標稱阻值為1～5k的電位器。WDD35D4電位器具備連續(xù)旋轉(zhuǎn)功能，其滑動端與導電塑料接觸，實現(xiàn)角度—電壓的交換。

WDD35D4廣泛使用于軍事、航空、汽車、醫(yī)藥、測量、機器人、原子能等領(lǐng)域，采用先進的精密位移傳感器生產(chǎn)工藝制造，產(chǎn)品中關(guān)鍵部件及主要原材料是從日本、美國等國家進口，產(chǎn)品測試儀器儀表及關(guān)鍵生產(chǎn)設(shè)備是從美國、英國、日本等國引進，具有線性度好、精密度高、分辨力高、平滑性優(yōu)良、動態(tài)噪聲小、機械壽命長等優(yōu)良性能。

WDD35D4的功能是把角度機械位移量轉(zhuǎn)換成電信號。它的本質(zhì)是一個滑線變阻器。滑線變阻器的基體固定在傳感器的內(nèi)部，滑線變阻器的電刷通過機械裝置和被測物體相連?；€變阻器的基體連接直流穩(wěn)態(tài)電壓，允許流過微安培的小電流，當被測物體移動時，電刷在變阻器滑軌上移動，通過電刷在圓盤形滑線變阻器的基體上的角位移來測量不同的阻值，電刷和輸出端之間的電壓，和電刷在圓盤形滑線變阻器的基體上滑過的角度成正比。采用分壓電路來實現(xiàn)對角位移的檢測可以避免由于溫度影響引起電阻值變化產(chǎn)生的干擾。

WDD35D4的結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示。旋轉(zhuǎn)角度傳感器轉(zhuǎn)軸時，其電阻值隨之改變，當轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動360度后，電阻值與旋轉(zhuǎn)前的相等。因此，可通過讀取電阻值的大小來計算旋轉(zhuǎn)的角度。

2 測量電路設(shè)計

本設(shè)計主要通過模擬機械手來控制機械手臂。模擬機械手的6個關(guān)節(jié)由6個WDD35D4構(gòu)成。移動模擬機械手時，WDD35D4的滑動臂隨之滑動，通過分壓電路將輸出電壓送至單片機C8051F020，單片機C8051F020具有8路AD轉(zhuǎn)換通道，6個WDD35D4的輸出直接送給6路轉(zhuǎn)換通道，單片機準確地讀取模擬機械手上六個線性電阻輸出的電壓值，并對數(shù)據(jù)進行處理，再經(jīng)無線模塊將數(shù)據(jù)傳送給接收機，使機械手做出相應(yīng)動作。當轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動360度后，電阻值與旋轉(zhuǎn)前的相等。6個WDD35D4的測量轉(zhuǎn)換電路如圖2所示。

3 角位移采集軟件設(shè)計

6個WDD35D4的輸出和單片機C8051F020 P1口的六個通道相連，單片機進行數(shù)據(jù)采集時，首先對P1口的六個通道進行初始化，然后采集6個WDD35D4的輸出電壓值，加密后經(jīng)過操作臺無線傳輸器NRF905發(fā)送。然后由救援車無線傳輸器NRF905接收解密，經(jīng)過數(shù)據(jù)處理，解整舵機，使線性電位器角度和舵機動作角度1：1對應(yīng)，然后舵機動作，驅(qū)動機械手臂做出和模擬機械臂一樣的動作。

程序設(shè)計流程圖如圖3所示。

本設(shè)計已經(jīng)制作成實物，完全可以實現(xiàn)通過手動操作由6個WDD35D4制成的模擬機械手來控制六自由度的機械手臂作出一致的動作。

[參考文獻]

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