機(jī)械手的微處理機(jī)控制系統(tǒng)及其軟抓取的工作過(guò)程

　　機(jī)械手的控制全部由微處理機(jī)來(lái)完成。圖1為機(jī)械手系統(tǒng)構(gòu)成簡(jiǎn)圖。該系統(tǒng)中微處理機(jī)有以下幾個(gè)作用：1、監(jiān)視滑覺(jué)、接近覺(jué)、接觸覺(jué)三種傳感器，隨時(shí)對(duì)傳感器輸出進(jìn)行采樣，然后進(jìn)行判斷和處理。2、根據(jù)對(duì)傳感器判斷結(jié)果，向系統(tǒng)發(fā)出控制信號(hào)，此信號(hào)既是動(dòng)作指令，又是希望的控制量。3、根據(jù)工作程序的要求，對(duì)機(jī)械手的動(dòng)作進(jìn)行順序控制。

　　機(jī)械手進(jìn)行“軟抓取”的工作過(guò)程如下。

　　1、微機(jī)先發(fā)出初始信號(hào)，手臂上升到一定高度，手爪張開(kāi)到**位置。

　　2、微機(jī)發(fā)出下降信號(hào)，通過(guò)電液伺服系統(tǒng)，使提升缸動(dòng)作，手爪下降。

　　3、當(dāng)機(jī)械手手爪下降到接近物體時(shí)，接近覺(jué)傳感器向微機(jī)發(fā)出信號(hào)，微機(jī)按程序要求延時(shí)，使手爪繼續(xù)下降，停止在抓取物體合適的部位，并開(kāi)始夾持動(dòng)作。

　　4、當(dāng)手爪閉合到與物體接觸時(shí)，接觸覺(jué)傳感器向微機(jī)發(fā)出信號(hào)。微機(jī)接到此信號(hào)后，立即發(fā)出指令，停止閉合手爪，并開(kāi)始提升，同時(shí)檢測(cè)滑移信號(hào)。

　　5、若提升時(shí)物體發(fā)生滑移，滑覺(jué)傳感器向微機(jī)發(fā)出信號(hào)。微機(jī)接到此信號(hào)后，立即命令停止提升，并且再下降到原來(lái)的起始位置，然后按程序設(shè)定的要求，發(fā)出一個(gè)適當(dāng)寬度的脈沖信號(hào)，使抓取缸運(yùn)動(dòng)一定距離，達(dá)到增加握力的目的。

　　6、手爪握力的增加量由微機(jī)延時(shí)程序控制，可通過(guò)改變延時(shí)時(shí)間，也可通過(guò)改變脈沖的電平高低來(lái)調(diào)節(jié)。延時(shí)后，微機(jī)再發(fā)出停止增加手爪握力及再次提升的指令。

　　7、若提升時(shí)物體無(wú)滑移，滑覺(jué)傳感器無(wú)信號(hào)輸出，夾持力不變，提升缸繼續(xù)上升，把物體提升到設(shè)定的位置。否則返回到步驟5。

　　整個(gè)過(guò)程的微機(jī)程序流程圖如圖2，微機(jī)程序采用匯編語(yǔ)言編寫。

　　實(shí)現(xiàn)“軟抓取”的關(guān)鍵過(guò)程是5、6、7步。該過(guò)程的信號(hào)傳遞框圖如圖3所示。可以認(rèn)為系統(tǒng)的輸出目標(biāo)值是△W等于或略小于零，即希望握力產(chǎn)生的摩擦力等于或略大于物體的重量。在抓取不同重量物體的過(guò)程中，該系統(tǒng)能自動(dòng)調(diào)整握力，達(dá)到新的平衡。

　　對(duì)于微處理機(jī)來(lái)講，輸入量是各傳感器的輸出脈沖信號(hào)，而輸出是不同幅寬的脈沖信號(hào)。脈沖信號(hào)的幅值通過(guò)各處的工作電壓來(lái)調(diào)整，在工作過(guò)程中一般不再改變。整個(gè)過(guò)程采用脈沖信一號(hào)來(lái)控制，因此信號(hào)處理簡(jiǎn)單，可省去一般需用D/A和A/D轉(zhuǎn)換，僅用PIO接口就可以，這是本系統(tǒng)的一個(gè)特點(diǎn)。

　　在試驗(yàn)中，首先用機(jī)械手抓取軟木的試驗(yàn)，并人為地制造滑移，取得成功后，分別對(duì)空火柴盒、玻璃瓶、鋼塊進(jìn)行了抓取試驗(yàn)。抓取空火柴盒時(shí)，初始握力(即接觸覺(jué)傳感器的導(dǎo)通力)就可抓起，沒(méi)有發(fā)生滑移；而抓取玻璃瓶和鋼塊時(shí)，初始握力不足，發(fā)生滑移，并經(jīng)過(guò)幾次增加握力后，物體才被抓起。

　　圖4是抓取玻璃瓶時(shí)，用光線示波器記錄的試驗(yàn)曲線。曲線1為從滑覺(jué)傳感器取出的滑移信號(hào)，電位變化表示有滑移；曲線2為從提升缸的伺服放大器取出的提升信號(hào)，高電位表示提升，曲線3為從抓取缸的伺服放大器取出的抓取信號(hào)，低電位表示抓取；曲線4為取自抓取缸位移量的握力信號(hào)，曲線向上表示握力增加。