末端執(zhí)行器的設(shè)計.doc

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1、1末端執(zhí)行器的設(shè)計1.1末端執(zhí)行器控制系統(tǒng)如圖1所示，為末端執(zhí)行器控制系統(tǒng)的原理圖，其工作原理是：由上位機接收來自傳感器的信號，發(fā)出啟動指令，啟動指令驅(qū)動伺服電動機工作，帶動執(zhí)行機構(gòu)工作，通過安裝在手抓末端的傳感器實時檢測夾板的為止信息，將其反饋給上位機，在反饋信號的作用下，執(zhí)行機構(gòu)能夠準確的到達指定位置。在末端執(zhí)行器定位完成后，末端執(zhí)行器開始動作，旋轉(zhuǎn)以及實現(xiàn)對物料的放置。同時，在控制循環(huán)系統(tǒng)的作用下，不停地對物料進行有規(guī)律的碼垛。傳感器執(zhí)行機構(gòu)驅(qū)動源驅(qū)動器上位機圖1末端執(zhí)行器控制系統(tǒng)原理圖1.2末端執(zhí)行器的選型末端執(zhí)行器是碼垛機器人的一個非常重要

2、的組成部分，它裝在操作手腕的前端，用以直接抓取碼垛物料，并進行移動和碼垛。根據(jù)被碼垛物料的種類和形狀，如碼垛物料有箱形、袋形、圓形，因此，為了使用被碼垛物料的要求，其末端執(zhí)行器的結(jié)構(gòu)也各不相同。如圖1所示，最左邊的是叉形末端執(zhí)行器，一般用于比較重、大的袋裝物料（如肥料袋等）；中間的是真空吸盤形末端執(zhí)行器，一般用于塊狀物料（如玻璃板等）；最右邊的是夾板形末端執(zhí)行器，一般用于尺寸較大的箱形、袋形物料（如冰箱包裝箱等）。圖1幾種常見的末端執(zhí)行器結(jié)構(gòu)圖在本課題中，用到了第三種夾板型末端執(zhí)行器，配合一個推臂用于裝取袋裝的碼垛物料。其優(yōu)點在于：能夠快速的完成物料

3、的裝取任務(wù)，方便接下來的搬運以及碼垛任務(wù)，并且不會造成包裝袋的損壞，避免了包裝物料的流失，效率高，控制簡單等。從驅(qū)動方式上來看，末端執(zhí)行器可以采用電力驅(qū)動、液壓驅(qū)動以及氣壓驅(qū)動。下面是幾種驅(qū)動方式的優(yōu)缺點。電力驅(qū)動：精確度高，調(diào)速方便，但推力較小，大推力成本高。液壓驅(qū)動：體積小，調(diào)速方便，但系統(tǒng)成本高，可靠性差，維修保壓麻煩。氣壓驅(qū)動：成本低，動作可靠，不發(fā)熱，無污染。但推力偏小，不能實現(xiàn)精確的中間位置調(diào)節(jié)，通常是兩個極限位置使用。因為實際中，末端執(zhí)行器抓取以及推臂的推送物料不需要太精確的過程控制，并且考慮到造價以及維修費用的問題，末端執(zhí)行器一般選用

4、氣壓驅(qū)動。氣壓驅(qū)動系統(tǒng)通常由氣缸、氣閥、氣動馬達以及其他附件等組成。1.2傳感器系統(tǒng)為了能夠準確快速的完成碼垛任務(wù)，機器人需要安裝很多傳感器來接收外部信號。傳感器是把非物理量（如化學量）轉(zhuǎn)化成電量的電子器件或部件。其作用是把非物理量轉(zhuǎn)化成電量，便于后續(xù)用電子電路、計算機風處理，相當于電子設(shè)備的“感覺器官”，并且電量的數(shù)值跟被感知的物理量成一定的函數(shù)關(guān)系。例如把壓力轉(zhuǎn)換成對應(yīng)的電壓、把光線轉(zhuǎn)化成對應(yīng)的電流等。本課題研究的末端執(zhí)行器所用的傳感器分為內(nèi)部傳感器和外部傳感器兩類。內(nèi)部傳感器用來檢測自身狀態(tài)的信息，主要是位置、速度、加速度等傳感器，并且作為反饋

5、信號構(gòu)成伺服系統(tǒng)，完成物料的定位搬運。外部傳感器是用來檢測機器人作業(yè)對象和作業(yè)環(huán)境信息的傳感器。如該課題中，通過判斷接受過來的壓力傳感器以及位置傳感器的信號，用來控制氣缸推動推臂的運作，完成物料的搬運。