[實用新型]四自由度機械手實驗系統

無效

• 申請號: 200620140056.8
• 申請日: 2006-11-20
• 公開（公告）號: CN201007874Y
• 公開（公告）日: 2008-01-16
• 發明（設計）人: 李堅堅;姚建平;鄭善東
• 申請（專利權）人: 浙江天煌科技實業有限公司
• 主分類號: G09B25/02
• 分類號: G09B25/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本實用新型涉及一種教學實驗系統，具體是一種四自由度機械手實驗系統，采用運動控制器同時控制四個軸的運動，實現多軸協調運動。

背景技術

隨著計算機技術的發展，控制類、智能化和自動化產品不斷更新換代，推動了社會進步，加快了科技的進程。同時隨著社會的發展，社會分工越來越細，生產率也在不斷提高，機械手(機器人)應運而生，在工業現場中越來越多的使用機械手(機器人)已經成為必然的趨勢。為了能讓學生在走出校門之前就對機械手(機器人)有比較深的了解和應用，培養機械手(機器人)設計和操作人才也成為了機械手(機器人)發展中的重要環節，于是這種面向教學研究，旨在培養機械手(機器人)方面人才的教學機械手也就產生了。它可以應用于《自動控制原理》，《運動控制》，《機電傳動與控制》，《機電一體化系統》，《傳感器檢測與應用》和《計算機控制技術》等課程的實驗教學和課題研究。現有技術中教學上還沒有一種較完善的四自由度機械手教學實物模型。

發明內容

為了解決上述現有技術中的不足，本實用新型提供了一種四自由度機械手實驗系統。

本實用新型的技術方案如下：四自由度機械手實驗系統包括上位PC機(預裝上位機軟件)和由其控制的四自由度機械手，所述上位PC機通過運動控制部分控制機械手的四自由度運動，上位PC機與運動控制部分之間采用并行通訊結構；運動控制部分包括運動控制器、步進驅動器和步進電機；所述四自由度機械手包括底盤，底盤的盤面上設置驅動其轉動的底盤步進電機，底盤上設置縱向滾珠絲杠，橫向滾珠絲杠通過滑塊設置在縱向滾珠絲杠上，縱向滾珠絲杠的上端設置縱向滾珠絲杠步進電機，橫向滾珠絲杠的一端設置橫向滾珠絲杠步進電機，橫向滾珠絲杠的另一端設置電動手爪和驅動電動手爪的電動手爪步進電機。

整個實驗系統可以通過上位機軟件的控制實現各種運動，完成所要求的教學實驗。其中機械結構平臺、四自由度控制，電動手爪的設計和動作為系統的可靠運行提供了保證。為了提高定位精度機械平臺底盤采用齒輪和軸承配合傳動，手臂采用精度較高的滾珠絲杠傳動。各軸的運動控制采用上位機和運動控制部分來實現，上位機和運動控制器采用并行通訊，上位機通過軟件把控制信號以脈沖信號和方向信號的形式傳輸給運動控制器，運動控制部分由運動控制器，步進驅動器及步進電機組成，上位機為普通配置的PC即可。為了能夠實現機械手搬運物體的功能，電動手爪以DC24V為電源，接收來自控制器和繼電器的信號，應用電磁鐵原理完成對物體的夾緊、移動和釋放動作，并且可以裝夾多種形狀的物體。

整個系統是由底盤、滾珠絲杠和電動手爪搭建的硬件平臺，各軸電機的運動由運動控制器發出的脈沖和方向信號傳輸給驅動器，信號經過驅動器的運算和比較再去控制電機的運動，通過上位機軟件程序控制單軸或多軸協調運動；電動手爪的夾緊和釋放運用了電磁鐵原理和機械工藝設計加工而成，電動手爪和四個軸的配合運動完成一系列的完整動作。

采用上述技術方案，給本實用新型帶來的有益效果是：為教學中提供了一種較完善的四自由度機械手教學實物模型，用于培養機械手(機器人)設計和操作人才，它可以應用在《自動控制原理》、《運動控制》、《機電傳動與控制》、《機電一體化系統》、《傳感器檢測與應用》和《計算機控制技術》等課程的實驗教學和課題研究；系統結構較為簡單，設計合理，在教學中有利于學生的理解和掌握。

附圖說明

圖1是本實用新型的一種控制原理結構示意圖；

圖2是本實用新型機械手的一種結構示意圖。

具體實施方式

下面通過實施例，并結合附圖，對本實用新型的技術方案作進一步具體的說明。

實施例：參看圖1，本實用新型的控制結構包括上位PC機(預裝上位機軟件)和由其控制的四自由度機械手，所述上位PC機通過運動控制部分控制機械手的四自由度運動，上位PC機與運動控制部分之間采用并行通訊結構；運動控制部分包括運動控制器、步進驅動器和步進電機。

參看圖2，四自由度機械手包括底盤7，底盤7的盤面上設置驅動其轉動的底盤步進電機6，底盤7上設置縱向滾珠絲杠2，橫向滾珠絲杠3通過滑塊9設置在縱向滾珠絲杠2上，縱向滾珠絲杠2的上端設置縱向滾珠絲杠步進電機1，橫向滾珠絲杠3的一端設置橫向滾珠絲杠步進電機8，橫向滾珠絲杠3的另一端設置電動手爪5和驅動電動手爪的電動手爪步進電機4。