求一種電動夾爪的運動控制方案

夾爪的應(yīng)用是機器人、機械手臂末端執(zhí)行器，其穩(wěn)定、高效、精準、科技化的特點，有效提高了各行各業(yè)生產(chǎn)效率，解決工業(yè)化精密運動控制的難題。電動夾爪通過電機、傳動系統(tǒng)、減速器及夾爪控制系統(tǒng)組成，兩端的夾爪可根據(jù)不同的夾持力，連續(xù)閉合和張開實際物體的夾取運動。

夾爪的原理

夾爪的開合運動的動力源，通常采用的是步進伺服、伺服電機和直流無刷電機，具有高響應(yīng)的優(yōu)勢。其原理是通過控制器控制電機的傳動、轉(zhuǎn)速及方向，讓夾爪夾取或者松開操作?？赏ㄟ^夾爪的位置、夾取速度及夾取的力度來實現(xiàn)夾爪的運動。

伺服電動夾爪控制

采用伺服電機傳動的夾爪，具有高精度的優(yōu)勢。

1、位置控制

通過對伺服電機電流的位置閉環(huán)控制，控制夾爪在指定的位置上夾住物體。位置模式的閉環(huán)，可通過傳感器檢測夾爪的位置，然后計算出誤差值，再發(fā)送信號讓電機運動到精確的位置。

2、速度控制

通過對電機的轉(zhuǎn)速來精確控制。一般是在特別的運行場合，已知物體的大小規(guī)格并且是一致的情況下，通過閉環(huán)控制速檢測反饋，或開閉控制預(yù)設(shè)信號的方式，實現(xiàn)控制夾爪的運動速度。

3、扭矩（力矩）控制

通過夾取力度、夾取物體的力來控制夾爪的運動。閉環(huán)控制時通過傳感器檢測，或者開環(huán)控制下預(yù)設(shè)夾持力信號，實現(xiàn)夾取運動。

應(yīng)用領(lǐng)域

1、工業(yè)自動化：工業(yè)自動化流水線生產(chǎn)多軸運動過程中，機械手臂末端夾爪的快速夾取及放置物體，提高效率及產(chǎn)能。

2、機器人：人工智能機器人模擬人工手部夾取物體運動，實現(xiàn)機器人仿人工自動化操作。

3、醫(yī)療領(lǐng)域：移液站移液設(shè)備，夾取液體運動，處理液體樣品的精密運動。也常用在實驗室、科研測試中。

4、大型物流倉儲：快速搬動大型貨物。

TMC精密運動控制方案

我們有整套電機結(jié)構(gòu)和驅(qū)動模塊調(diào)試效果。(如下視頻)

1、步進伺服方案：TMC4361是一種步進電機伺服控制器，內(nèi)置閉環(huán)算法+電流控制，可實現(xiàn)電機的力矩環(huán)、速度環(huán)、位置環(huán)控制。步進伺服具備成本低、扭矩高等特點，也常用于夾爪的應(yīng)用中。該驅(qū)動器內(nèi)置斜坡（曲線加減速）發(fā)生器，具有S形斜坡、SixPoint （六點斜坡）運動控制，允許運動過程中切換，避免電機加速過程中抖動、損耗電機等。此外，TMC4361A 提供 SPI 和 Step/Dir，以及用于閉環(huán)操作的編碼器接口。ChopSync（一種斬波模式），解決步進伺服低速運動的低頻振動的問題。

Trinamic步進電機閉環(huán)驅(qū)動高性價比方案的選擇：

01

TMC4361+TMC2130/TMC5130（小功率）

02

TMC4361+TMC2160/TMC5160/TMC2240（大功率）

2、伺服、直流無刷、空心杯及永磁同步電機方案：TMC4671是完全集成的伺服控制器，可為BLDC/PMSM和2相步進電機驅(qū)動以及DC電機和音圈提供磁場定向控制（FOC），所有控制功能均在硬件中實現(xiàn)。支持串口或者是CAN通信，通過TMCL-IDE上位機軟件進行設(shè)定的模式。以力矩值為例，通過軟件上傳指令，如設(shè)定最小電流/電大電流，電機工作時它的電流會在這最大值與最小值之間，負載越大電流值越大，當我們需要力控制的時候，我們可以通過編碼器反饋的值來進行設(shè)定一個合適的值，當外面的力達到所設(shè)定的值時，就會觸發(fā)一個輸出信號。

審核編輯：劉清