淺談超聲電機在機器人手指關(guān)節(jié)中的應(yīng)用分析

機器人手指一直以來都是國際公認的高難度科技項目，隨著科技水平的不斷進步和新興的交叉學科不斷涌現(xiàn)，傳統(tǒng)的電磁電機機器人手指由于靈活性差、感知能力低下、力的控制精度不高等，已無法滿足應(yīng)用的迫切需要。超聲電機體積小、扭力大、抗干干擾，配合上閉環(huán)控制驅(qū)動電源控制，可應(yīng)用于高精度機器人手指產(chǎn)品。

目前國際上常見：拉鋼線、舵機、無刷電機加蝸輪蝸桿結(jié)構(gòu)、步進電機加蝸輪蝸桿結(jié)構(gòu)、氣動方案作為機器人手指方案，這些方案普遍存在噪音、精度不準、體積大、堵轉(zhuǎn)燒機、斷電失效等情況。超聲電機作為核心驅(qū)動部件作為機器人手指關(guān)節(jié)部件，可以做到靜音、高精度、體積小、堵轉(zhuǎn)不燒機、斷電自鎖等功能。

超聲電機作為核心驅(qū)動部件作為機器人手指，可使得機器人手指外觀及性能更趨于完美。機器人手指主要有3個大部分組成：微型超聲電機手指結(jié)構(gòu)、微型超聲電機驅(qū)動電源及運動算法、微型閉環(huán)控制管理。

微型超聲電機手指結(jié)構(gòu)：以人的手指同比例進行機器人手指結(jié)構(gòu)設(shè)計，將特種微型超聲電機安裝在特定的狹小空間，可以是中間出軸結(jié)構(gòu)帶齒輪，也可以中空直接驅(qū)動的結(jié)構(gòu)。根據(jù)實際需求進行設(shè)置

微型超聲電機驅(qū)動電源：應(yīng)用于機器人手指特種微型超聲電機的驅(qū)動電源體積要求盡可能小，以便于安裝在極為狹小的空間，輸入電壓為安全電壓，電源之間不要有干擾。在項目推展的未來，將會將驅(qū)動電源分為控制電源模塊及功率模塊進行集成電路開發(fā)，以便于在微小的空間安裝多個驅(qū)動電源。

微型閉環(huán)控制管理：機器人手指微型閉環(huán)控制超聲電機管理系統(tǒng)，驅(qū)動控制運算能力需求強，使用高于15位絕對編碼器，實現(xiàn)精準的運動控制，使用傳感器以及機器人手指運動算法實現(xiàn)精細化高精度的運動控制。

關(guān)鍵技術(shù)：

1、微型超聲電機，將目前的行波型盤式超聲電機進行體積整合，制作成一個體積，長度14mm*直徑14mm、扭矩大于0.3Ncm、靜音、堵轉(zhuǎn)不燒機的指關(guān)節(jié)。

2、微型超聲電機伺服驅(qū)動控制電源，將目前的行波型盤式超聲電機伺服驅(qū)動控制電源進行微型化設(shè)計，制成L:15mm*W:15mm*T:8mm的多接口控制電源。

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