迎和高校开展机械手臂合作教学

前言：

机械手是指能模仿人手和臂的某些动作功能，用以按固定程序抓取、搬运物件或操作工具的自动操作装置。机械手是出现的工业机器人，也是出现的现代机器人，它可代替人的繁重劳动以实现生产的机械化和自动化，能在有害环境下操作以保护人身安全。

所以学习机械手的控制和使用，对机器人制作和各类机器人竞赛有着重要的作用和意义。

机械手臂简介：

就本产品而言，伺服机器手臂，顾名思义，是由六个伺服电机驱动的机器手臂。既然是手臂，那么就有几个关节，大家可以联想到，我们人类的手臂，除了肩、肘、腕这三个关节外，再加上手指的关节，就有很多个关节了。那么我们这个机器手臂也是一样，用6个伺服电机实现了一个手的简单结构，除了没有人那么多的关节外，还缺少一些神经组织和神经系统，然而，具有“灵巧手”（可完成复杂装配、搬运或仿人手抓取鸡蛋）的“仿人形”机器人乃机器人研究的前沿。

而我们的6个伺服机器，以巧妙的机械结构，结合它的控制系统，展示了6自由度机器手动作的控制原理。它采用3个13kg扭力的金属齿轮、一个3.2kg、两个2.3kg的伺服和一些精密的铝合金加工组件组合而成。目前，我公司的机器手臂以390mm长度的为主，使用32路控制器来控制机器手臂的运行动作，本控制器采用atmega168 MCU,和电脑RS232串口通讯，可同时控制32颗伺服电机，双电源供电（6~12V单片机供电，4.8~6V伺服电机供电[伺服电机供电分别设有1-16路和17-32路供电端口]），同时还设有wi-fi无线控制模块，预留ISP下载口，用STK500 ISP下载线便可以下载MCU控制程序。

这套机器手臂，无论是robot fans做个人开发还是学生参赛，都是机器人爱好的合适的教育平台。

夹持器改进说明：

由于夹持器的张开角度和舵机的转动角度成等比例关系。当手爪加持不同大小的物体时，理想情况是，舵机可以根据不同物体的大小而改变自动改变角度以适应物体大小。但由于舵机手爪没有压力检测传感器反馈，当我们控制手爪抓取物体时，如果舵机带动手爪转动角度小于物体宽度时，舵机就会发生堵转，此时继续加大扭矩，舵机就会因过载而烧掉。

为了解决这个问题，新款的二自由度舵机手爪（夹持器），参考汽车摩擦式离合器原理和结构，为机械手爪增加了一个“摩擦盘”：在舵机和手爪中间，通过两个圆盘摩擦连接，传递扭力。

只要我们设置合适的摩擦系数，当舵机的遇到的阻力大于两个圆盘摩擦力的时候，两个圆盘发生相对运动，避免了舵机电流堵塞发生。当舵机扭力小于摩擦力的时候，舵机带动夹持器完成物体抓取动作。其原理图和效果请看下图：

机械手参数：

搬运负载：≥300g
机器手臂：总长度≥400mm
材料：铝合金
舵机性能：
（1）4个伺服电机：
输出力矩:≥10kg•cm
（2）2个伺服电机：
输出力矩:≥2kg•cm

控制器参数：

（1）与电脑RS232串口通讯，可同时控制不少于30个伺服电机；
（2）双电源供电；
（3）预留ISP下载口，wi-fi无线控制接口；

电气参数：

电机工作电压：4.8-6.0V
控制器工作电压：6.0-12V
工作电流：1.2-2.5A
搬运负载：300-500g

舵机性能简介：

1、手臂伺服舵机：
尺 寸:40.4*19.8*36mm
重 量:48g
速 度:0.22sec/60°
输出力矩:13kg·cm

2、 手爪夹持器舵机：
尺 寸:28x14x29.8mm
重 量:18g
速 度:0.13sec/60°
输出力矩:2.3kg·cm

机械手臂图片和视频：

32路伺服电机控制系统界面：

控制器介绍：

1)如图所示：从上往下看，电路板正面有三个电源输入口，中间的为单片机的电源输入。使用了7805将电压稳定在5V。因此输入的电压在6V到12V之间即可。两侧分别供应16路伺服电电机的。输入电压在4。8V~6V之间。

2)伺服电机插针为32排，每排3针。如图上蓝色字体所标志，最外侧的针是地，中间是电源，最内侧是信号针（接伺服电机上的白色或橙色线）。

3)中间的跳线是设置波特率的，两个跳线都插上，代表了的值是11，波特率是115.2k。若要设置其他波特绿请参考图2所示。（上位机软件默认的设置是115。2K。）

产品配置：

机械手臂 1台

机械手臂控制器 1台（AVR单片机为主控制器，提供控制代码）

串口线 1条

电池盒 1个

光盘 1张

功能扩展：

加装到6WD车底盘上的“6自由度机械手”

资料下载：

6伺服电机多自由度机械手使用手册.pdf

大小：1.19MB

上传日期：2011.01.17

六自由度机械手上位机软件.rar

大小：152KB

上传日期：2011.04.25

产品配置：

配置	配件：	售价：
功能描述	1、6伺服机器手臂（3个12KG的金属舵机，一个7.2KG的，两个2.3KG的伺服电机）； 2、机器手臂控制器，可同时控制六台机器手臂或32个伺服电机； 3、提供图形化控制软件，可控制机器手臂多个关节同时传动； 4、可自动或手动编辑/组合指令让机械手臂完成相关动作或操作； 5、可对机械手臂舵机运转角度、运行速度做调整。	￥1980