[发明专利]一种配有气动软体末端件的机械臂控制系统

说明书

本发明的目的在于提供一种配有气动软体末端件的机械臂控制系统，由上位机、主控制板、气压控制装置、双目摄像头、机械臂、气动软体末端件构成。机械臂通过主控制板给出相应的驱动信号，精确定位到期望位置。气动软体末端件通过气压控制装置来进行充气、吸气，以完成下压、上翘的动作。当需要进行抓取时，进行充气操作，气动末端件会发生形变，包裹住被抓取物，充气时分为两个阶段：快速充气和慢速逼近。当需要进行卸货时，进行吸气操作，气动末端件会反向形变，释放被抓取物，完成卸货动作。本发明的有益效果是位置定位精确，响应速度快，夹取时震动小。

技术领域

本发明属于机械控制技术领域，涉及一种配有气动软体末端件的机械臂控制系统。

背景技术

随着工业快速发展，手机在我们的生活中起了越来越重要的作用，随之提升的是手机的生产量。传统电机驱动的末端件在进行手机屏幕等易碎物品的夹取装配时，容易对被夹取物造成伤害，从而对工业生产产生消极的影响。使用气动软体末端件可以有效避免这个问题，其对被抓取物有良好的表面适应性，不会对被抓取物造成伤害。

本发明所设计的控制系统主要针对配有气动软体末端件的机械臂。由于气动软体末端件一般较软，传统的气动软体末端件控制系统控制时，充气前后气压差距很大，气体瞬间冲入会给气动末端件带来巨大的冲击，造成气动末端件的剧烈震动，容易造成夹取不稳的问题；另外气动软体末端件一般都有极强的非线性，导致在控制过程中末端件很难做到精确定位。本设计的控制系统前期对气动末端件使用神经网络进行建模，建立气压和气动软体末端件末端角度的关系。控制抓取时，通过双目视觉装置进行被抓取物的定位，通过控制电机的转角来控制机械臂末端件的位置位姿。在进行充气抓取时，本系统采用先快速充气再慢速逼近的控制策略，在保证气动快速响应的同时，减小末端件的震动，让抓取更加稳定。另外控制系统配有真空发生器，使卸货更加方便稳定。

发明内容

本发明的目的在于提供一种配有气动软体末端件的机械臂控制系统，本发明的有益效果是位置定位精确，响应速度快，夹取时震动小。

本发明所采用的技术方案是由上位机、主控制板、气压控制装置、双目摄像头、机械臂、气动软体末端件构成。

其中主控制板包括模拟输入模块、模拟输出模块、继电器模块、主芯片模块，模拟输入模块可读取当前气压控制装置气压值的模拟信号，并将其转化为数字信号，以便后一步的计算显示；模拟输出模块可将期望的气压值转化为模拟信号，输出给气压控制装置；继电器模块可控制气压控制装置中的电磁阀通断；主芯片模块选用Atmega328作为主控制板的控制核心。

气压控制装置由空气压缩机、电磁阀、电气比例阀、真空发生器等组成，空气压缩机可以提供稳定的气压；电磁阀可以控制气路的通断，使充气、吸气同时至多只有一路在工作；电气比例阀可以通过接受来自主控制板的模拟信号来控制气路中的气压值，并输出模拟信号来反馈当前的气压值，以此精确控制气动软体末端件的充气形变；真空发生器可以产生真空环境，使气路变为真空，控制气动软体末端件的吸气形变。

双目摄像头通过双目定位的原理可以确定被抓取物在空间中的三维坐标，并将这个三维坐标上传给上位机进行计算。

机械臂通过主控制板给出相应的驱动信号，精确定位到期望位置。

气动软体末端件通过气压控制装置来进行充气、吸气，以完成下压、上翘的动作，当需要进行抓取时，进行充气操作，气动末端件会发生形变，包裹住被抓取物，充气时分为两个阶段：快速充气和慢速逼近，当需要进行卸货时，进行吸气操作，气动末端件会反向形变，释放被抓取物，完成卸货动作。