智能化多手指协同机械手系统技术方案

本实用新型专利技术所公开的一种智能化多手指协同机械手系统，包括底座板，底座板的一侧面固定有一固定板，且固定板的两侧分别安装有同步拿取多个工件的机械手机构；机械手机构由若干根导向杆、多个并排设置的滑动块、电动推杆和平行四边形伸缩机构，电动推杆驱动平行四边形伸缩机构伸长后，促使多个并排设置的滑动块呈等间距分开，且固定板侧部与临近固定板侧部的滑动块之间的分开间距与各滑动块之间的分开间距相等。其结构提升产品组装效率，满足客户工期要求。

【技术实现步骤摘要】
智能化多手指协同机械手系统
本技术涉及一种机械手装置
，尤其是一种智能化多手指协同机械手系统。
技术介绍
在流水线上的零件自动组装设备中，其一般设置有振动上料盘、多个组装工位和多套组装用机械手，但是一般对零件进行自动组装时采用仅可以单独拿取一个零件的机械手进行从震动上料盘上或其它上料机构上拿取一个零件后输送至零件组装工作上进行组装，然而这种高速流水线的工作方式对系统的稳定性和鲁棒性提出了非常高的要求，需要对控制的设计进行深入考究，以提高机械手系统的工作效率。传统的控制器多为PID控制器，PID控制器又叫做比例积分微分控制，是最早发展起来的控制策略之一，由于其算法简单、鲁棒性好和可靠性高，被广泛应用于工业过程控制，至今仍有90％左右的控制回路具有PID结构。但由于实际对象通常具有非线性、时变不确定性、强干扰等特性，应用常规PID控制器难以达到理想的控制效果；在生产现场，由于参数整定方法繁杂，常规PID控制器参数往往整定不良、性能欠佳。这些因素使得PID控制在复杂系统和高性能要求系统中的应用受到了限制。可以参考：王勇.非线性PID控制的研究[D].南京理工大学，2000。在机械手的机械结构中由于零部件众多，随着长时间的反复运动与摩擦，导致系统的特性发生巨大改变，这时，PID控制器参数已经不适应改变了的系统模型了，从而导致控制性能的降低。为此，需要基于机械手的系统模型，开发更具鲁棒性的控制器。
技术实现思路
本技术的目的是为了解决上述技术的不足而设计的一种提升机械手综合性能，满足客户工期要求的智能化多手指协同机械手系统。本技术所设计的一种智能化多手指协同机械手系统，包括底座板，底座板的一侧面固定有一固定板，且固定板的两侧分别安装有同步拿取多个工件的机械手机构；机械手机构包括若干根导向杆和多个并排设置的滑动块，底座板一侧面的端部固定有固定块，且固定板的侧部与固定块之间存有间距，导向杆的两端分别与固定块的侧面和固定板的侧部固定；多个并排设置的滑动块具有相互对应设置导向孔若干，滑动块通过导向孔套于导向杆上，并在导向杆上导向滑移；固定板的两端底部和多个滑动块的底部均固定有升降机构，升降机构的升降部件上固定有吸附式机械手；底座板的一侧面还固定有电动推杆，电动推杆的活塞杆端部与一个滑动块固定相连；滑动块的侧面设置有平行四边形伸缩机构，平行四边形伸缩机构中的一端部伸缩节点与固定板的一侧铰链式连接，其余伸缩节点分别与各滑动块侧面铰链式连接，电动推杆驱动平行四边形伸缩机构伸长后，促使多个并排设置的滑动块呈等间距分开，且固定板侧部与临近固定板侧部的滑动块之间的分开间距与各滑动块之间的分开间距相等。底座板的一侧面固定有激光位移传感器，激光位移传感器与一滑动块上的挡板相对应。激光位移传感器发射出的激光束照射到滑动块上的挡板表面，从而实时采集滑动块的实际位移x。激光位移传感器和电动推杆构成闭环控制，使得实际位移x能够精确跟踪期望位移xd。基于动态误差和未知量估计的智能控制器(简称MC控制器)。首先根据牛顿拉格朗日方法建立系统的动力学方程：上式中，x为实际位移，c为柯氏力或离心力系数，m为质量，G(x)为重力，内部摩擦力，τd为扰动力，τ为电机的驱动力。定义未知量：则系统的动力学方程将等价变换为：为了表述方便，将N(t)表示在t时刻的量。未知量N(t)的构成非常复杂，包括摩擦力、未知扰动、重力等，无法采用计算的方法获取。但是由于N(t)为连续可微函数，那么N(t)的估计值依据下述引理，由以下公式获得：其中N(t-Δt)表示未知量在t-Δt时刻的值。构建关于误差的动态积分函数为：相比于传统的PID控制器，只有关注于位移误差e，本控制器关注于位移误差e的动态积分函数s，包含了位移误差e的更丰富的信息。那么所采用的控制律设计为：引理：利用高等数学的微分理论，连续可微函数中，相邻时间内两元素的值是相接近的。其原理解释如下：也就是说，在Δt非常小的时候，f(t)≈f(t+Δt)。根据这个原理，可以进行未知量的近似估计，可以得到近似值。通俗地讲，利用前一时刻的值来近似代替当前时刻的值。进一步优选，各机械手均包括基板和多个吸盘，基板与升降机构的升降部件固定，且吸盘通过管体安装在基板上。进一步优选，两平行四边形伸缩机构包括多个X型支架、第一V型连杆机构和第二V型连杆机构，多个X型支架之间相互铰链式连接，并且各X型支架的铰链连接处作为伸缩节点分别安装在各滑动块侧面；第一V型连杆机构上铰链连接处通过销轴铰链连接在固定板侧面，第二V型连杆机构上铰链连接处通过销轴铰链连接在靠近固定块的滑动块侧面；多个X型支架中的首个X型支架右侧一端与第一V型连杆机构中一连杆的一端铰链式连接，其首个X型支架右侧另一端与第一V型连杆机构中另一连杆的一端铰链式连接；多个X型支架中的尾部X型支架左侧一端与第二V型连杆机构中一连杆的一端铰链式连接，其尾部X型支架左侧另一端与第二V型连杆机构中另一连杆的一端铰链式连接。进一步优选，各X型支架均包括第一连杆和第二连杆，且第一连杆的中部与第二连杆的中部相互铰链式连接的连接处通过销轴与滑动块的侧面铰链式连接。进一步优选，电动推杆通过安装板固定在底座板的一侧面上。进一步优选，临近固定板侧部的滑动块位置处固定有限位块，且限位块位置与中部位置处的滑动块侧面挡板对应。进一步优选，底座板的一侧面固定有激光位移传感器，激光位移传感器的感应头与一滑动块上的挡板对应。进一步优选，还包括导向套，且导向套嵌设固定在滑动块的导向孔内，滑动块通过导向套套于导向杆上。进一步优选，平行四边形伸缩机构未伸长，多个滑动块呈等间距分隔状态。本技术所设计的智能化多手指协同机械手系统，其结构通过多个吸附组件并排式进行同步拿取多个零件，并且电动推杆驱动平行四边形伸缩机构伸长后，促使多个并排设置的机械手呈等间距分开的相互配合运动实现同步将多个零件进行展开以分别对应组装工位上的多个待组装基础件，从而使得组装效率得到大幅度的提升，同时通过激光位移传感器的监测使得多个进行同步组装的准确率更高，而且电动推杆的设置使得位移更加精密。附图说明图1是实施例的整体结构示意图(一)；图2是实施例的整体结构示意图(二)；图3是实施例的滑动块上具体结构示意图；图4是实施例的整体结构示意图(三)；图5是PID控制系统的控制框图；图6是MC控制系统的控制框图；图7是信号流图；图8是期望位移曲线；图9是MC控制的位移误差曲线；图10是PID控制的位移误差曲线。具体实施方式下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述技术方案。实施例：如图1-图4所示，本实施例所描述的智能化多手指协同机械手系统，包括底座板本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种智能化多手指协同机械手系统，包括底座板，其特征在于，底座板的一侧面固定有一固定板，且固定板的两侧分别安装有同步拿取多个工件的机械手机构；/n机械手机构包括若干根导向杆和多个并排设置的滑动块，底座板一侧面的端部固定有固定块，且固定板的侧部与固定块之间存有间距，导向杆的两端分别与固定块的侧面和固定板的侧部固定；/n多个并排设置的滑动块具有相互对应设置导向孔若干，滑动块通过导向孔套于导向杆上，并在导向杆上导向滑移；/n固定板的两端底部和多个滑动块的底部均固定有升降机构，升降机构的升降部件上固定有吸附式机械手；/n底座板的一侧面还固定有电动推杆，电动推杆的活塞杆端部与一个滑动块固定相连；/n滑动块的侧面设置有平行四边形伸缩机构，平行四边形伸缩机构中的一端部伸缩节点与固定板的一侧铰链式连接，其余伸缩节点分别与各滑动块侧面铰链式连接，电动推杆驱动平行四边形伸缩机构伸长后，促使多个并排设置的滑动块呈等间距分开，且固定板侧部与临近固定板侧部的滑动块之间的分开间距与各滑动块之间的分开间距相等；/n底座板的一侧面固定有激光位移传感器，激光位移传感器与一滑动块上的挡板相对应；激光位移传感器发射出的激光束照射到滑动块上的挡板表面，从而实时采集滑动块的实际位移x；激光位移传感器和电动推杆构成闭环控制，使得实际位移x能够精确跟踪期望位移x...

【技术特征摘要】
1.一种智能化多手指协同机械手系统，包括底座板，其特征在于，底座板的一侧面固定有一固定板，且固定板的两侧分别安装有同步拿取多个工件的机械手机构；
机械手机构包括若干根导向杆和多个并排设置的滑动块，底座板一侧面的端部固定有固定块，且固定板的侧部与固定块之间存有间距，导向杆的两端分别与固定块的侧面和固定板的侧部固定；
多个并排设置的滑动块具有相互对应设置导向孔若干，滑动块通过导向孔套于导向杆上，并在导向杆上导向滑移；
固定板的两端底部和多个滑动块的底部均固定有升降机构，升降机构的升降部件上固定有吸附式机械手；
底座板的一侧面还固定有电动推杆，电动推杆的活塞杆端部与一个滑动块固定相连；
滑动块的侧面设置有平行四边形伸缩机构，平行四边形伸缩机构中的一端部伸缩节点与固定板的一侧铰链式连接，其余伸缩节点分别与各滑动块侧面铰链式连接，电动推杆驱动平行四边形伸缩机构伸长后，促使多个并排设置的滑动块呈等间距分开，且固定板侧部与临近固定板侧部的滑动块之间的分开间距与各滑动块之间的分开间距相等；
底座板的一侧面固定有激光位移传感器，激光位移传感器与一滑动块上的挡板相对应；激光位移传感器发射出的激光束照射到滑动块上的挡板表面，从而实时采集滑动块的实际位移x；激光位移传感器和电动推杆构成闭环控制，使得实际位移x能够精确跟踪期望位移xd。


2.根据权利要求1所述的智能化多手指协同机械手系统，其特征在于，各机械手均包括基板和多个吸盘，基板与升降机构的升降部件固定，且吸盘通过管体安装在基板上。


3.根据权利要求2所述的智能化多手指协同机械手系统，其特征在于，两平行四边形伸缩机构包括多个X型支架、第一V型连杆机构和第二V型连杆机构，多个X型支架之...

【专利技术属性】
技术研发人员：余胜东，
申请(专利权)人：温州职业技术学院，
类型：新型
国别省市：浙江;33