一種欠驅(qū)動末端執(zhí)行器控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

林凌 張平均

摘要：本文根據(jù)仿生機(jī)理設(shè)計(jì)了一款欠驅(qū)動末端執(zhí)行器，分析了欠驅(qū)動末端執(zhí)行器的運(yùn)動學(xué)坐標(biāo)并給出了運(yùn)動學(xué)模型。欠驅(qū)動末端執(zhí)行器采用直流5V電源供電，并給出了該系統(tǒng)設(shè)計(jì)的硬件電路圖和軟件流程圖。

關(guān)鍵詞：欠驅(qū)動;末端執(zhí)行器;設(shè)計(jì)

中圖分類號：TP241 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-9416（2020）01-0160-01

0 引言

當(dāng)前市場主流已有的末端執(zhí)行器主要有兩種結(jié)構(gòu)形式，傳統(tǒng)模式主要包括了各類桿件機(jī)構(gòu)欠驅(qū)動機(jī)械模塊組成，而近年來集中研究的熱點(diǎn)則是較為靈便的腱傳動欠驅(qū)動機(jī)械驅(qū)動模塊[1，2]。腱傳動欠驅(qū)動形式比較好地利用仿生生物機(jī)理（如圖1所示），模擬并實(shí)現(xiàn)了靈長類手臂手指的肌體傳動能力，本文將按此機(jī)理設(shè)計(jì)開發(fā)一款驅(qū)動末端抓取器，實(shí)現(xiàn)仿生機(jī)構(gòu)的抓取[3]。

1 欠驅(qū)動末端執(zhí)行器DH運(yùn)動學(xué)模型

欠驅(qū)動末端執(zhí)行器DH運(yùn)動學(xué)坐標(biāo)系如圖2所示[4]。

構(gòu)件1的關(guān)節(jié)角為θ1，對應(yīng)的關(guān)節(jié)長度為L1，構(gòu)件2的關(guān)節(jié)角為θ2，對應(yīng)的關(guān)節(jié)長度為L2。

按DH變化矩陣進(jìn)行簡化后：

2 欠驅(qū)動末端抓取器控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

欠驅(qū)動末端執(zhí)行器控制模塊圖3所示，欠驅(qū)動末端執(zhí)行器控制面板圖4所示。

控制模塊與欠驅(qū)動執(zhí)行器的電機(jī)機(jī)組由DC5V電源供電，控制模塊與電機(jī)機(jī)組連接，ESP8266Wi-Fi模塊與控制模塊通過串口進(jìn)行通訊，并由控制模塊提供電源，其作用用于接收Wi-Fi中傳遞的來自PC端的控制信號，接通電源口模塊即為運(yùn)行狀態(tài)，關(guān)閉電源后接收停止[5，6]。

3 結(jié)語

本文根據(jù)仿生機(jī)理，設(shè)計(jì)了一款欠驅(qū)動末端執(zhí)行器，分析了欠驅(qū)動末端執(zhí)行器的運(yùn)動學(xué)坐標(biāo)并給出了運(yùn)動學(xué)模型。欠驅(qū)動末端執(zhí)行器采用直流5V電源供電，并給出了該系統(tǒng)設(shè)計(jì)的硬件電路圖和軟件流程圖。

參考文獻(xiàn)

[1] 孫學(xué)儉，于國輝，周文喬，等.對世界工業(yè)機(jī)器人發(fā)展特點(diǎn)的分析[J].機(jī)器人技術(shù)與應(yīng)用，2002（03）：8-9.

[2] 蔡自興.機(jī)器人學(xué)[M].北京：清華大學(xué)出版社，2009.

[3] 李明.機(jī)器人[M].上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，2011.

[4] 張?jiān)d.自適應(yīng)欠驅(qū)動手指機(jī)構(gòu)研究[D].衡陽：南華大學(xué)，2014.

[5] 何艷濤.一種繩驅(qū)式欠驅(qū)動三指靈巧手的研究[D].哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)，2014.

[6] 蔣亞飛.三自由度機(jī)械手控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D].廣州：廣東工業(yè)大學(xué)，2016.