[发明专利]一种机械爪以及控制方法

摘要

本发明公开了一种机械爪以及控制方法，属于机械工具技术领域。本发明实施例的一种机械爪以及控制方法包括机械臂本体、电控模块、驱动机构、传动机构、爪子机构，机械臂本体连接有电控模块，电动模块控制驱动机构中的电机旋转，电机与传动机构相连接，传动机构与爪子机构相连接并带动爪子机构运动，所述传动机构包括主动伞形齿轮、被动伞形齿轮，所述爪子机构的传送轴与被动伞形齿轮配合连接，实现爪子机构的运动。传动机构采用伞形齿轮能够改变电机的扭矩的传动方向，使得零部件的布置更为合理，减少机构所占的空间。本发明采用非对称型加减速控制方法，能够有效提高机械爪的运动效率和精度，减少爪子机构停止阶段的震动。

主权项

一种机械爪控制方法，包括机械臂本体、电控模块、驱动机构、传动机构、爪子机构(100)，机械臂本体连接有电控模块，电动模块控制驱动机构中的电机(1)旋转，电机(1)与传动机构相连接，传动机构与爪子机构(100)相连接并带动爪子机构(100)运动，所述传动机构包括主动伞形齿轮(5)、被动伞形齿轮(9)，所述爪子机构(100)的传送轴(14)与被动伞形齿轮(9)配合连接，主动伞形齿轮(5)带动被动伞形齿轮(9)旋转；所述传动机构还包括支撑座(11)、端盖(12)，所述端盖(12)固定连接在机械臂本体上，支撑座(11)中间位置设置有使得被动伞形齿轮(9)以能够旋转的方式固定在支撑座(11)上的短轴，支撑座(11)四周设置有用以与端盖(12)固定连接的螺栓孔；所述被动伞形齿轮(9)设置有梯度通孔，梯度通孔用于同支撑座(11)的短轴相配合连接的一端孔径较大，用于同传送轴(14)的螺纹相配合的一端孔径较小并设置有螺纹，同时支撑座(11)中间位置开有通孔；其特征在于，包括如下步骤：S10，把机械爪的位置信息输入到电控模块中；S20，电控模块的控制芯片根据始末位置信息对机械爪进行轨迹规划；S30，电控模块把规划信息转化为电机(1)控制信号；S40，通过控制电机(1)的旋转，实现控制机械爪的运动；S20进一步包括以下步骤：S201，电控模块的控制芯片根据始末位置信息，计算机械爪需要运动的距离；S202，控制芯片根据运动距离以及加工要求确定前后阶段的加加速度比率K；加加速度比率K为加加速度段加加速度值与加减速度段加加速度值二者的比值，开始阶段即加加速度段和减加速度段采用较大加加速度，结束阶段即加减速度段和减减速度段采用较小的加加速度；S203，根据加加速度段时间值tj1，求出加减速度段时间值为tj2，不考虑轨迹规划的约束条件，始末速度为零，加速度对时间积分得到速度值，进行分析计算：tj1×jerk×tj1-tj2×jerkk×tj2=0]]>可以得到tj1、tj2的关系公式，tj2=tj1k]]>其中：jerk为最大加加速度度值，k为加加速度比率；S204，根据匀加速度段时间ta1，确定匀减速度段时间ta2，当tv1＝0时根据始末速度约束条件即始末速度为零，已知tj1、tj2的变化关系，利用面积割补法可以得到ta1、ta2变化关系，计算公式如下：ta2=kta1]]>S205，计算匀加加速度阶段时间tj1，根据时间最优原则，先不考虑限制条件，轨迹规划时只有匀加加速度阶段包括四个时间段：加加速度段、减加速度段、加减速度段和减减速度段，不存在其他速度变化段；因此先令ta1＝0，ta2＝0，tv1＝0，求tj1值；根据非对称型加减速控制算法可得到关于速度和位移的二元三次方程组，进而可得tj1，计算公式如下：tj1=s×jerk1+k3]]>S‑位移量；S206，对匀加加速度阶段时间tj1进行修正，考虑速度，加速度限制要求，由于最大速度出现减加速度段结束时，加速度最大值出现在加加速度段结束时，还必须对tj1进行修正计算公式如下：tj1=min(tj1,vmj,amj)]]>‑允许的最长加速度时间，‑允许的最长加速度时间，vm‑最大限制速度，am‑最大限制加速度，j‑加加速度(当tj1不需要圆整为伺服周期的整数倍时，就是原来jerk的值，当tj1圆整为伺服周期的整数倍时，把圆整后的tj1代回其计算公式中算出j的值)；S207，确定匀加速度段时间值ta1，匀速度段时间值tv1，类似tj1、tj2求解过程，可求得ta1值，进而求出tv1值；S208，控制芯片根据规划的时间量，求出每个伺服周期内的位移量；对规划的时间量要根据采样周期进行离散化处理(即对其圆整为伺服周期的整数倍)，转为机器系统能够处理的时间周期。