[01791248]智能工业助力机械手关键技术的研究

随着我国制造业的发展,包括工业机器人在内的越来越多的自动化设备被用于生产实践中。传统的工业机器人,需要编制较为复杂的运行程序,严格按程序指令运行,且设备价格昂贵,使用成本高。在我国目前多数中小企业中,存在生产现场生产品种多,对于大型物件的搬运装配,不仅工人的劳动强度大、效率低、准确性差,而且还易对劳动者造成伤害。在物料搬运方面,传统的人工搬运,不能实现精确的速度及位置控制。面对临时搬运和码放等情况,人机对话不完善,往往仅能作出停机或报警等响应,无法随机应变,人机互动性不好,给生产带来不便。设计了一种基于人机合作的智能工业助力机械手,它包括机架上设置的机械手部分和与其连接的机械手控制部分,机械手部分包括伺服电机和与伺服电机连接的减速机,与减速机连接的卷扬机,卷扬机通过钢丝绳与操作手柄连接,机械手控制部分包括主控制器以及手柄控制器和伺服控制器,伺服控制器分别与伺服电机和设置在伺服电机轴头的编码器连接,拉力传感器、位移传感器分别通过拉力放大器和位移放大器与手柄控制器的位移传感器外围电路、拉力传感器外围电路连接。本工业助力机械手有效降低现场人工劳动强度,节约工时,人机互动性好,有效提高作业效率。本项目以智能工业助力机械手的作业空间分析以及经济实用性为基础,对机械本体的结构方案进行了优化,确定了三自由度关节型结构。在智能控制方面,本研究综合考虑了系统结构、各单元的功能及其工作原理,通过伺服驱动器来控制伺服电机驱动负载的控制方案。对交流伺服电机的驱动方式、驱动器选择与线路连接等进行了研究。本项目进行了信号采集系统设计,位移传感器滤波电路设计,拉压力传感器信号放大滤波电路设计,I/O输入输出电路设计。研究了带死区的自适应控制算法,开发了控制软件。本项目以工业助力机械手实物为测试平台,对软硬件进行了调试,测试了控制系统的性能。测试结果证明研发的智能工业助力机械手工作稳定,控制精度高,操作方便灵活。本研究搭建试验样机平台,建立工业助力机械手机构并建模分析,然后对其进行控制,利用实验结果进行验证。本研究提出系统智能控制策略并实现三种工作模式,一种为手柄模式,一种为悬浮模式,还有一种为位置模式,各模式可通过手柄上的按钮进行切换。本项目研究成果可以转换为实际生产力。