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《機器人愛好者(第2輯)》——在鉸鍊式機械臂上安裝機械手

本節書摘來異步社群《機器人愛好者(第2輯)》一書中的第1章,作者:美國servo雜志社,更多章節内容可以通路雲栖社群“異步社群”公衆号檢視

正如我本文開始時提到的那樣,人類的手之是以靈巧有用,是因為拇指和其他四指的巧妙配合。圖4展示的clawbot是一款優秀的教育型機器人,但它的機械手功能有限,隻能抓取豎長形的,或是貼近地面或桌面的物體。這種機器人的設計初衷,是為了讓學生了解機器人的運動方式,其程式設計也隻是對應于某種特定任務。

作為機器人玩家,我們不需要工業用機器人那樣的速度和精準度。但是,通過精心設計,我們仍能讓機械臂擁有3個或更多的活動角度。

人手受其自身結構所限,不能像馬達或伺服電機那樣做連續反轉運動。人類手腕的轉動極限大概是180度,肩膀、手肘、掌骨及趾骨的轉動範圍都更小。

圖8展示的是crustcrawler機器人的一種機械臂。這種機械臂使用兩個robotis dynamixel旋轉驅動器,分别驅動機械手的兩個手指。機械手腕以及各個臂彎,都使用單獨的dynamixel旋轉驅動器,底盤上另有兩個驅動器。通過這樣的配置,能産生最佳扭矩。底盤内還有一個驅動器,用以旋轉機械臂本身。這樣,共有8個驅動器,驅動7個關節,能在花費相對較少的情況下,盡可能地增大機械臂的有效荷載。

《機器人愛好者(第2輯)》——在鉸鍊式機械臂上安裝機械手

圖9展示的機器人使用了另一種機械臂,采用的是線性驅動器。線性驅動器驅動臂杆上的螺母上下運動,運動幅度取決于臂杆轉幅。螺母連接配接着臂杆内的套管,套管的運動類似于液壓筒。

《機器人愛好者(第2輯)》——在鉸鍊式機械臂上安裝機械手

我在這款機器人上使用的線性驅動器由servocity出品,産生的力量為500牛。底部較短的那個行程為50毫米,另一個行程為100毫米。整個機器人使用的都是actobotics/servocity零部件,包括輪子和馬達。機械臂、機械腿以及其他活動部件,都受控于線性驅動器。這種設計适用于多種機械臂,但也不是放之四海皆準。請注意看這個機械臂,較長的那個線性驅動器約有6個孔洞長,而機械臂有25個孔洞的長度,也就是說,它們的配比是1:4.16。是以,以500牛除以4.16,最終能得到得到大約120牛的擡升力。較短的驅動器控制機械臂和套管的前後向運動。

機械手由兩個robotzone伺服電機驅動,手指則由一個較小的firgelli線性驅動器驅動(圖10)。這些小型驅動器隻有手指大小,但輸出功率能達到54瓦,還能像伺服電機那樣進行調試。

《機器人愛好者(第2輯)》——在鉸鍊式機械臂上安裝機械手

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