内容发布更新时间 : 2024/11/14 14:34:19星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

1末端执行器的设计

1.1末端执行器控制系统

如图1所示，为末端执行器控制系统的原理图，其工作原理是：由上位机接收来自传感器的信号，发出启动指令，启动指令驱动伺服电动机工作，带动执行机构工作，通过安装在手抓末端的传感器实时检测夹板的为止信息，将其反馈给上位机，在反馈信号的作用下，执行机构能够准确的到达指定位置。在末端执行器定位完成后，末端执行器开始动作，旋转以及实现对物料的放置。同时，在控制循环系统的作用下，不停地对物料进行有规律的码垛。

传感器 驱动源 驱动器

图1 末端执行器控制系统原理图

上位机 执行机构

1.2末端执行器的选型

末端执行器是码垛机器人的一个非常重要的组成部分，它装在操作手腕的前端，用以直接抓取码垛物料，并进行移动和码垛。根据被码垛物料的种类和形状，如码垛物料有箱形、袋形、圆形，因此，为了使用被码垛物料的要求，其末端执行器的结构也各不相同。如图1所示，最左边的是叉形末端执行器，一般用于比较重、大的袋装物料（如肥料袋等）；中间的是真空吸盘形末端执行器，一般用于块状物料（如玻璃板等）；最右边的是夹板形末端执行器，一般用于尺寸较大的箱形、袋形物料（如冰箱包装箱等）。

图1 几种常见的末端执行器结构图

在本课题中，用到了第三种夹板型末端执行器，配合一个推臂用于装取袋装的码垛物料。其优点在于：能够快速的完成物料的装取任务，方便接下来的搬运以及码垛任务，并且不会造成包装袋的损坏，避免了包装物料的流失，效率高，控制简单等。

从驱动方式上来看，末端执行器可以采用电力驱动、液压驱动以及气压驱动。下面是几种驱动方式的优缺点。

电力驱动：精确度高，调速方便，但推力较小，大推力成本高。

液压驱动：体积小，调速方便，但系统成本高，可靠性差，维修保压麻烦。 气压驱动：成本低，动作可靠，不发热，无污染。但推力偏小，不能实现精确的中间位置调节，通常是两个极限位置使用。

因为实际中，末端执行器抓取以及推臂的推送物料不需要太精确的过程控制，并且考虑到造价以及维修费用的问题，末端执行器一般选用气压驱动。气压驱动系统通常由气缸、气阀、气动马达以及其他附件等组成。

1.2传感器系统

为了能够准确快速的完成码垛任务，机器人需要安装很多传感器来接收外部信号。传感器是把非物理量（如化学量）转化成电量的电子器件或部件。其作用是把非物理量转化成电量，便于后续用电子电路、计算机风处理，相当于电子设备的“感觉器官”，并且电量的数值跟被感知的物理量成一定的函数关系。例如把压力转换成对应的电压、把光线转化成对应的电流等。

本课题研究的末端执行器所用的传感器分为内部传感器和外部传感器两类。 内部传感器用来检测自身状态的信息，主要是位置、速度、加速度等传感器，并且作为反馈信号构成伺服系统，完成物料的定位搬运。

外部传感器是用来检测机器人作业对象和作业环境信息的传感器。如该课题中，通过判断接受过来的压力传感器以及位置传感器的信号，用来控制气缸推动推臂的运作，完成物料的搬运。