【《基于颜色视觉识别的机械手的结构组成分析案例》1600字】

基于颜色视觉识别的机械手的结构组成分析案例1.1机械手的工作原理机械手主要的功能是在机械臂的运动控制下让手部实现对物体的抓取和运送等，复杂运动的实现需要提前设定好动作，已达到所预期的目的。如果需要扩大工作范围，大多数会选择增加机械手的自由度，使其整体的性能进一步提高。由此可见，机械手的工作原理会被执行机构自由度所影响。控制系统一般是利用电机来控制的工业机械手，并在其控制下完成设定的动作。同时，依靠从传感器传来的反馈信息，形成反馈闭环控制，达到系统要求的稳定可靠性。1.2机械手的结构设计1.2.1机械手的执行机构机械手的执行机构有：躯干、手臂、手部。手部是模仿人的手指设计的，手的孔里有传动轴。可将运动传于手腕，以弯曲、伸直、开闭手指。手部的构造模仿人的手指，分为三个关节，无关节、固定关节、自由关节。手的指数分为两种，二指和三指，其中二指的应用最多，可以根据待测对象的形状和大小已选择合适的。由于本系统所要夹取的物体体积不大，所以选择的是二指结构。手臂是用来引导手指准确的抓住工件，并运送到指定的位置上。躯干是安装手臂、动力源和各种执行机构的支架。1.2.1机械手的驱动方式在机器设计中，机械手的传动方式常用的有气压传动、液压传动、电力传动和机械传动四种形式。本文经过对比比较决定采用电机驱动方式。电机驱动的方式比较灵活，能使整个闭环控制系统动态响应性能大大提高，反应灵敏快捷，能够正确的调整速度和位置，不影响环境。考虑到实际情况和经济要求，直线电机的体积相对较小，传动效率较高，对于本文设计的桌面级别的视觉识别分拣平台是很好的选择。1.2.2机械手手臂根据坐标的不同，机器人的手臂的运动形式可以分为四种。分别是直角坐标机器人、球面坐标机器人、圆柱坐标机器人、多关节机器人[]。直角坐标机器人是工业应用中的能自动控制、能再编程、只能正交平移运动的自动化装置。直角坐标机器人的各运动轴通常对应于X轴、Y轴、Z轴的直角坐标系，X轴和Y轴是水平运动轴，Z轴是上下运动轴。根据情况，z轴带有旋转轴、摆动轴和旋转轴。大部分情况下直线运动轴与直线运动轴间的夹角为直角，主要用于印刷电路基板的元件插入、紧固螺丝等作业。如图1.1所示。图1.1直角坐标机器人模型圆柱坐标有两个移动关节和一个转动关节。该型式的工业机器人，空间尺寸较小，工作范围较大，末端操作器可获得较高的运动速度。它的缺点是末端操作器离z轴愈远，其切向线位移的分辨精度就愈低。控制也比较简单，运动灵活性较直角坐标机器人稍好，但自身占据空间较大。柱面机器人的空间位置机构主要由旋转基座、垂直移动和水平移动轴构成，具有一个回转和两个平移自由度，其动作空间呈圆柱形。主要用于重物的装卸、搬运等作业。如图1.2所示。图1.2圆柱形机器人模型球面坐标机器人其空间位置分别由旋转、摆动和平移3个自由度确定，动作空间形成球面的一部分。其机械手能够作前后伸缩移动、在垂直平面上摆动以及绕底座在水平面上转动。其特点是结构紧凑，所占空间体积小于直角坐标和柱面坐标机器人，但仍大于多关节型机器人。球坐标型操作机如图1.3所示，它有两个转动关节和一个移动关节(RRP)，末端操作器的安装轴线之位姿由()坐标予以表示。该种型式的工业机器人，空间尺寸较小，工作范围较大。图1.3球面坐标机器人模型1多关节机器人由多个旋转和摆动机构组合而成。这类机器人结构紧凑、工作空间大、动作最接近人的动作，对喷漆、装配、焊接等多种作业都有良好的适应性，应用范围越来越广。不少著名的机器人都采用了这种型式，其摆动方向主要有铅垂方向和水平方向两种，因此这类机器人可分为垂直多关节机器人和水平多关节机器人。如下图1.4所示：图1.4球面坐标机器人模型2多关节型操作机有三个转动关节(RRR)，即机身上部相对于下部的转动Y0，肩关节的转动Z1和肘关节的转动Z2。腕关节的转动Z3属于末端操作器的自由度。该种结构的工业机器人，空间尺寸相对较小，工作范