maxon motor 电机推动仿真机械手.PDF

手 械 机 真 仿 1 图 maxon motor 电机驱动仿真机械手 仿真机械手的研发飞速发展，带有手指的灵巧机械手爪由幻想变为现实。不久的将来多指机械手也会进入 日常工作中。目前用简单而可靠的二指或三指手爪的地方，很快就会由复杂的五指机械手来完成精细作业。 由于微电子学和微机械学方面的进步，因而可以生产各手指分别得到控制、与人手一样有知觉关节的多指 机械手。所需要的复杂机械和控制电子技术甚至可以在商业化的标准元件的基础上实现。 人类的手无疑是自然界最普遍、最复杂的工具之一。多年来，科学工作者一直在研究这个进化产物的特点 和优势。现在，这方面的科研成果被应用到未来机械手的开发。德国太空中心（DLR）与哈尔滨工业大学 （HIT）合作，共同开发了一种新机械手。因为 采用最小和最精密的驱动技术和高效总线技术，这项开发 为仿真有知觉手爪确定了新标尺。与前一代机械手相比，新机械手DLR-HIT-Hand II 由五个手指组成，每 个手指各有四个关节和三个自由度，而且更为小巧、轻便。四指的设计，是为了能够抓握锥形工件，而拇 指则起撑扶作用。为了能够全面应用机械手，必须对其机械运动多样性进行有效控制和监视。因此高效的 信息通道必不可少。 用于控制的高速总线 DLR-HIT-Hand II 的电机被直接组装到手指内部。这意味着需要特别关注是将位置数据和运行数据纳入到控 制计算机的信息中。只有这样才能使分立的驱动器在现场完全充分发挥其优势。所以每个指关节都装备有 一个自动检测、无接触角度传感器和转矩传感器。基于其用途，两个传感器的分辨率必须相当高。一条高 速总线可传输产生的数据流。对额定值和实际值方面比较的快速反馈的决定性因素是对控制系统的功能， 特别是在精确和精细应用上。所以除了数据量之外传输速度也十分重要。专门针对这种应用，在FGPAs （Field Programmable Gate Arrays）基础上开发了装在机械手内的、实时25 Mbps 高速总线。为实现机 械手和控制计算机的外部串联，只需要三条线路。控制系统本身就是PCI 插入卡上的信号处理器，被集成 在标准计算机内。接口便于操作，因而从计算机处就可以控制机械手。所有传感器数据都可以在屏幕上得 到显示。数据显示、机械手控制及其与计算机的连接方面的设计，自始至终都考虑到将来在工业环境下的 实际应用。 作者: Beni Anderhalden / maxon motor ag, © 2013 maxon motor ag : maxon motor 电机推动仿真机械手 maxon flat motor 作为驱动器 每个手指都需要多个互不相关的可控驱动器。所举例子中是每只手用15 台带霍尔传感器的无刷直流电机驱 动。maxon motor 公司的EC 20 扁平式驱动器同时满足各个决定性要求。而且价格优惠、可以购买，即使 组装体积很小时其功效依然很高。这些包括霍尔传感器的电机单元长度只有10.4 mm、外径21.2 mm。每台 电机的重量： 15 克。它们可以与直径相同的HDUC 05 谐波减速机高精度传动系列连成一个单元。能提供 12 V 或24 V 型的3 Ｗ电机，可以实现最大8.04 mNm 的转矩。这些电机灵活可变，