《INDEVA助力机械手系统功能分析及应用》由会员分享，可在线阅读，更多相关《INDEVA助力机械手系统功能分析及应用（6页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、 INDEVA 助力机械手应用及系统功能分析编写：纬戈伦（上海）自动化技术有限公司郑义筠 13761221698随着现代化工业生产的不断发展，工业机器人得到广泛应用，但受成本和功能限制还不能独立完成所有的物料搬运工作，大量的物料搬运工作仍需要人来完成。如何降低工人的劳动强度，提高工作效率，避免对工人的身体伤害，西方国家在传统的专用工具和助力设备基础上，研发新一代人机工程设备：智能辅助设备 IAD (Intelligent Assist Device)，是一种可与操作者在同一物理空间实现人机合作作业的特种作业机器人。它主要用于各种装配生产线、物流传送作业等，具有以下几个特点：1. 轻松搬运：零重
2、力操作，可完成物料的搬运、装配和定位工作，成为各行业物料搬 运装备的首选。2. 精确定位：悬挂载荷后，在空中处于“浮动”状态，可实现所操作物料的快速定位。3. 操作简单：不需要控制按钮，人的动作即机械的动作指令。刚性结构，可配备任何 形式的夹具系统。4 高效安全：人机合作，减少误操作，提高安全保障和工作效率。一、目前智能助力机械手的搬运能力在 80kg 320kg 之间，基本参数见下表。载荷能力（带夹具）kg 80 125 160 240 320提升行程 m 3 2.8 2.8 1.871.45提升速度 m/min 36 22.5 18 12 9电源 V-ACHz110-23050/60最大功
3、耗 VA 700防护等级 IP 54表一二、安装形式基本可分为：立柱式、吊顶式和吊顶轨道式三种，外形图片见图一。 图一三、系统功能分析：1）系统结构图二 系统结构示意标号 名称描述1 电机2 电源3 控制中枢4 提升单元5 电源接头6 动力鼓7 立柱8 机械手臂9 离合器10 线缆卷12 手臂线缆13 黑盒子14 控制中枢芯片集成15 负载单元16 滚道导向集成17 绳索滑道18 夹具锁紧装置图三HL1： 电源HL5: 悬浮功能指示灯SB87：悬浮功能控制按钮SB12： 停止按钮2）系统控制系统的控制系统采用分散控制方式，上位机以高性能单片机为控制核心，其任务是接受处理下位机信号并控制驱动提升
4、系统；下位机以高性能单片机为控制核心，其任务是接受处理末端操作信号并传递给上位机。上位机与下位机之间采用 RS232串口通讯方式。提升系统总体控制方案如图四所示。 上位机（高性能单片机）驱动板整形滤波光电隔离图四3）微操作力控制提升系统采用微操作力控制方式。提升系统的微操作力控制原理是仅仅利用末端操作器检测操作者施加的微操作力，通过在线的实时处理，及时响应操作者的上下动作，大大降低惯性，延展操作者的手臂，这是提升系统的指尖控制调节模式，其控制原理方框图如图五所示。为了实现负载位置的精细移动调节，设置了提升系统的微调模式，即利用按钮开关实现负载重物的位置微小调节，每次移动速度能达到 0.5mm/
5、s,实现位置精确调节。提升装置 负载编码器行程开关RS232下位机（高性能单片机滤波放大 末端操作器 操作力 F光电隔离 控制开关指示灯 上位机RS232控制盒PWM 提升系统操作力信号末端操作器 F图五4）提升系统控制原理整个系统由高性能单片机、功率放大模块、通讯模块、滤波电路模块等组成。其中高性能单片机主要负责控制算法的计算，功率放大模块实现 PWM 信号的放大及电机的过流保护，滤波放大电路模块实现对末端操作器和压力传感器信号处理，通讯模块负责与上位机进行通讯。系统控制原理如图六所示。图六在系统运行的过程中，用单片机内部的定时器产生周期为 5ms 的时间中断，以便使采样时间任务由就绪状态进
6、入运行状态，在采样时间任务中，通过正交编码计数器，经过辨向，得到电机当前速度和位置，然后通过位置及速度闭环算法得到应该所要求输出的控制量，即 PWM 占空比，经过功率放大，以驱动电机。在这个过程中驱动模块的电流采样环节对电机的电流进行实时的检测，当电流超过规定值时，电流截止保护电路会产生相应的信号来关闭驱动模块以保护电动机，单片机通过中断对末端操作器的命令进行检测，以实时的响应来自末端操作器的各种命令，负载末端操作器A/D 滤波电路单片机RS232串口RS232串口PWM 发生器FlashSRAM单片机 正交编码器接口保护信号电机驱动器电机负载正交编码器并做出应答。5）信号采集处理信号采集模块主要任务接受处理末端操作器信号并将处理后的信号传递给上位机，避免控制信号在传递过程中受其他噪声信号的干扰。末端操作器中的滑动式电位计采用 DC 供电，电位计信号通过二阶低通滤波器处理，去除噪声信号的干扰。控制开关信号经过光电隔离电路与下位机 I/O 连接，去除噪声信号对开关信号的干扰。信号采集处理原理如图七操作力F末端操作器二阶低通滤波器A/DI/O单片机控制开关 光电隔离RS232串口上位机 图七四、应用领域实例：在实际应用中，不同领域配备不同的专用夹具。
