機械手的微處理機控制系統及其軟抓取的工作過程

　　機械手的控制全部由微處理機來完成。圖1為機械手系統構成簡圖。該系統中微處理機有以下幾個作用：1、監視滑覺、接近覺、接觸覺三種傳感器，隨時對傳感器輸出進行采樣，然后進行判斷和處理。2、根據對傳感器判斷結果，向系統發出控制信號，此信號既是動作指令，又是希望的控制量。3、根據工作程序的要求，對機械手的動作進行順序控制。

　　機械手進行“軟抓取”的工作過程如下。

　　1、微機先發出初始信號，手臂上升到一定高度，手爪張開到**位置。

　　2、微機發出下降信號，通過電液伺服系統，使提升缸動作，手爪下降。

　　3、當機械手手爪下降到接近物體時，接近覺傳感器向微機發出信號，微機按程序要求延時，使手爪繼續下降，停止在抓取物體合適的部位，并開始夾持動作。

　　4、當手爪閉合到與物體接觸時，接觸覺傳感器向微機發出信號。微機接到此信號后，立即發出指令，停止閉合手爪，并開始提升，同時檢測滑移信號。

　　5、若提升時物體發生滑移，滑覺傳感器向微機發出信號。微機接到此信號后，立即命令停止提升，并且再下降到原來的起始位置，然后按程序設定的要求，發出一個適當寬度的脈沖信號，使抓取缸運動一定距離，達到增加握力的目的。

　　6、手爪握力的增加量由微機延時程序控制，可通過改變延時時間，也可通過改變脈沖的電平高低來調節。延時后，微機再發出停止增加手爪握力及再次提升的指令。

　　7、若提升時物體無滑移，滑覺傳感器無信號輸出，夾持力不變，提升缸繼續上升，把物體提升到設定的位置。否則返回到步驟5。

　　整個過程的微機程序流程圖如圖2，微機程序采用匯編語言編寫。

　　實現“軟抓取”的關鍵過程是5、6、7步。該過程的信號傳遞框圖如圖3所示。可以認為系統的輸出目標值是△W等于或略小于零，即希望握力產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程中，該系統能自動調整握力，達到新的平衡。

　　對于微處理機來講，輸入量是各傳感器的輸出脈沖信號，而輸出是不同幅寬的脈沖信號。脈沖信號的幅值通過各處的工作電壓來調整，在工作過程中一般不再改變。整個過程采用脈沖信一號來控制，因此信號處理簡單，可省去一般需用D/A和A/D轉換，僅用PIO接口就可以，這是本系統的一個特點。

　　在試驗中，首先用機械手抓取軟木的試驗，并人為地制造滑移，取得成功后，分別對空火柴盒、玻璃瓶、鋼塊進行了抓取試驗。抓取空火柴盒時，初始握力(即接觸覺傳感器的導通力)就可抓起，沒有發生滑移；而抓取玻璃瓶和鋼塊時，初始握力不足，發生滑移，并經過幾次增加握力后，物體才被抓起。

　　圖4是抓取玻璃瓶時，用光線示波器記錄的試驗曲線。曲線1為從滑覺傳感器取出的滑移信號，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，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，低電位表示抓取；曲線4為取自抓取缸位移量的握力信號，曲線向上表示握力增加。