摘要: 本文主要介紹使用英威騰DA200高性能交流伺服係統的機械手控製方案具有控製精度高
、係統穩定性高、用戶操作靈活的優點。英威騰DA200伺服出色的定位精度和業界領先的速度響應贏得了客戶的認可。

關鍵字: 英威騰DA200伺服、六軸機械手
、定位精確、穩定性高

1. 前言

機械手是模仿人的手部動作
，按給定程序、軌跡和要求實現自動抓取、搬運和操作的自動裝置。它特別是在高溫
、高壓、多粉塵、易燃、易爆、放射性等惡劣環境中，以及笨重
、單調、頻繁的操作中代替人作業，獲得日益廣泛的應用。

機ji械xie手shou的de是shi工gong業ye機ji器qi人ren的de一yi個ge重zhong要yao分fen支zhi。它ta的de特te點dian是shi可ke通tong過guo編bian程cheng來lai完wan成cheng各ge種zhong預yu期qi的de作zuo業ye任ren務wu，在zai構gou造zao和he性xing能neng上shang兼jian有you人ren和he機ji器qi各ge自zi的de優you點dian，尤you其qi體ti現xian了le人ren的de智zhi能neng和he適shi應ying性xing。機ji械xie手shou能neng自zi動dong化hua定ding位wei控kong製zhi並bing可ke重zhong新xin編bian程cheng序xu以yi變bian動dong的de多duo功gong能neng機ji器qi，並bing有you多duo個ge自zi由you度du
，可ke用yong來lai搬ban運yun物wu體ti以yi完wan成cheng在zai不bu同tong環huan境jing中zhong的de工gong作zuo。機ji械xie手shou作zuo業ye的de準zhun確que性xing和he各ge種zhong環huan境jing中zhong完wan成cheng作zuo業ye的de能neng力li
，在zai國guo民min經jing濟ji各ge領ling域yu有you著zhe廣guang闊kuo的de發fa展zhan前qian景jing。

2. 機械手的主要結構介紹

機械手的種類

，按驅動方式可分為機械式
、氣動式
、液壓式、電動式機械手；按適用範圍可分為專用機械手與通用機械手兩種；按運動軌跡控製方式可分為點位控製與連續軌跡控製機械手等。

2.1 圓柱坐標型機器人

 

圖1

如圖1所(suo)示(shi)，機(ji)器(qi)人(ren)由(you)一(yi)個(ge)回(hui)轉(zhuan)和(he)兩(liang)個(ge)平(ping)移(yi)所(suo)組(zu)成(cheng)。整(zheng)個(ge)立(li)柱(zhu)可(ke)以(yi)旋(xuan)轉(zhuan)，手(shou)臂(bi)可(ke)以(yi)沿(yan)著(zhe)立(li)柱(zhu)上(shang)升(sheng)或(huo)下(xia)降(jiang)，而(er)且(qie)手(shou)臂(bi)可(ke)以(yi)伸(shen)長(chang)或(huo)縮(suo)回(hui)。使(shi)旋(xuan)轉(zhuan)半(ban)徑(jing)隨(sui)工(gong)作(zuo)的(de)要(yao)求(qiu)而(er)變(bian)化(hua)。

2.2 球坐標型機器人

圖2

如圖2，C是這個臂的回轉中心
，這個臂可以伸長和縮短，回轉中心也可以回轉。 這個動作範圍應該是一個空心球
，由於手臂並不能理想的掃出一個圓，因此這個球是一個破損的球。 這種結構較其他各種結構更容易伸入到上下傾斜的孔的內部，當又這種需求時應優先考慮球坐標型機器人。

2.3 直角坐標型機器人

 

圖3

如圖3所示，機器人由兩個相互垂直的導軌，在其上還有一個與兩垂直導軌相垂直的導軌
，構成了一個直角坐標的三維體係
，即x、y、z軸。 這種機器人由於結構簡單（沒有旋轉和擺動），因此製造的精度可以很高，並且在控製器內軌跡的計算方法也非常簡單。 工作範圍較大，可以作為高空搬運車
，能夠對爐膛或者其他空腔設備做直線送進運動。

三坐標測量機也是一個直角坐標型的機器人。

2.4 並聯型機器人

圖4

這(zhe)是(shi)一(yi)種(zhong)新(xin)型(xing)結(jie)構(gou)的(de)機(ji)器(qi)人(ren)，它(ta)通(tong)過(guo)各(ge)件(jian)的(de)複(fu)合(he)運(yun)動(dong)
，給(gei)出(chu)末(mo)端(duan)的(de)運(yun)動(dong)軌(gui)跡(ji)

，以(yi)完(wan)成(cheng)不(bu)同(tong)類(lei)型(xing)的(de)作(zuo)業(ye)。該(gai)結(jie)構(gou)機(ji)器(qi)人(ren)的(de)特(te)點(dian)是(shi)剛(gang)性(xing)好(hao)，可(ke)用(yong)來(lai)完(wan)成(cheng)數(shu)控(kong)機(ji)床(chuang)的(de)一(yi)些(xie)功(gong)能(neng)，因(yin)此(ci)也(ye)稱(cheng)為(wei)並(bing)聯(lian)機(ji)床(chuang)。

目mu前qian已yi有you樣yang機ji，可ke以yi完wan成cheng複fu雜za曲qu麵mian的de加jia工gong
，特te別bie是shi精jing細xi的de加jia工gong
，是shi數shu控kong機ji床chuang的de一yi種zhong新xin的de結jie構gou形xing式shi，也ye是shi機ji器qi人ren功gong能neng的de一yi種zhong拓tuo展zhan。但dan其qi控kong製zhi計ji算suan十shi分fen複fu雜za，工gong作zuo範fan圍wei也ye非fei常chang小xiao，而er其qi精jing度du目mu前qian比bi數shu控kong機ji床chuang低di。

2.5 六軸關節機器人

 

圖5

關節型機器人主要由回轉和旋轉自由度構成的，可以看成是仿人手臂的結構。 從(cong)肘(zhou)到(dao)手(shou)臂(bi)根(gen)部(bu)的(de)部(bu)分(fen)稱(cheng)為(wei)上(shang)臂(bi)
，從(cong)肘(zhou)到(dao)手(shou)腕(wan)的(de)部(bu)分(fen)稱(cheng)為(wei)前(qian)臂(bi)。這(zhe)種(zhong)結(jie)構(gou)對(dui)於(yu)確(que)定(ding)的(de)三(san)維(wei)空(kong)間(jian)上(shang)任(ren)意(yi)位(wei)置(zhi)和(he)姿(zi)態(tai)是(shi)最(zui)有(you)效(xiao)的(de)。它(ta)對(dui)於(yu)各(ge)種(zhong)各(ge)樣(yang)的(de)作(zuo)業(ye)都(dou)有(you)良(liang)好(hao)的(de)適(shi)應(ying)性(xing)，缺(que)點(dian)是(shi)坐(zuo)標(biao)計(ji)算(suan)和(he)控(kong)製(zhi)比(bi)較(jiao)複(fu)雜(za)，而(er)且(qie)難(nan)以(yi)達(da)到(dao)很(hen)高(gao)的(de)精(jing)度(du)。

3. 應用方案介紹

3.1 設備整體結構：

圖6

3.2 電氣係統組成圖：

此次客戶共使用6套英威騰DA200高性能交流伺服係統，由英威騰智能控製器控製。

DA200是英威騰傾力打造、性能取得跨越式進步的明星伺服產品。DA200速度響應高達2.0kHz，有多種高級算法,振動抑製能力強,目標指令跟蹤速度快,定位精度高,內置電子凸輪、點位控製等功能，調試簡單，適配任意關節機器人控製器。

電氣原理圖如下圖所示：

 

圖7

具體接線方式：

圖8

接線要求：係統到驅動器連接要求采用雙絞 2*8 屏蔽電纜,抱閘係統電纜采用 1*2 屏蔽線連 接到抱閘製動板上，外殼要與屏蔽層連接良好。控製器側的 AGND 必須跟伺服 的 GND 連接，否則可能會造成控製器硬件損壞。

3.3 參數調試

 

圖9

慣量，觀察R0.51填入或者通過P1.04自學習
，控製不超過2000為宜；剛性可以根據需要調整，但各軸需保持一致。

4. 方案總結

1）基英威騰DA200高性能交流伺服係統的機械手控製方案具有控製精度高、係統穩定性高、用戶操作靈活的優點，可以被廣泛應用於各種工業自動化領域，為客戶創造價值，提高設備使用效率；

2）機器人的發展對設備重複定位的精度不斷提高，現已達到±0.03mm的高精度要求，而DA200具有出色的定位精度，重複定位精度已達到±0.01mm的高精度
，完全滿足機器人的高精需求；

3）機(ji)器(qi)人(ren)經(jing)過(guo)示(shi)教(jiao)後(hou)，各(ge)個(ge)軸(zhou)把(ba)經(jing)過(guo)的(de)路(lu)線(xian)在(zai)各(ge)自(zi)的(de)存(cun)儲(chu)器(qi)中(zhong)記(ji)錄(lu)下(xia)來(lai)。當(dang)再(zai)現(xian)時(shi)，達(da)到(dao)記(ji)錄(lu)的(de)位(wei)置(zhi)。這(zhe)就(jiu)是(shi)機(ji)器(qi)人(ren)的(de)重(zhong)複(fu)再(zai)現(xian)的(de)基(ji)本(ben)原(yuan)理(li)。英(ying)威(wei)騰(teng)DA200伺服係統的優異性能則充分保證了機器人動作的靈活與準確，而這就是機器人運動重複定位所追求的；

4） DA200具有自動增益調整，方便快捷將各個關節的伺服性能達到最優。