一种多关节手指的机械手的控制方法及其系统技术方案

本发明专利技术涉及机械手技术领域，特别涉及一种多关节手指的机械手的控制方法及其系统；本发明专利技术通过位置闭环控制和力闭环控制，从而达到精准到达指定位置并且进行精准抓取，不易掉落，其不但可以增强机械手的适应能力，而且可以提高其控制精度，满足多任务的要求，其具备良好的平滑性和控制精度，其功能性与场景适应能力强。强。强。

【技术实现步骤摘要】
一种多关节手指的机械手的控制方法及其系统


[0001]本专利技术涉及机械手
，特别涉及一种多关节手指的机械手的控制方法及其系统。

技术介绍

[0002]随着社会的发展和科技的进步，机器人作业环境和任务的精细及复杂化程度也变得越来越高，普通机器人以及与其配置的末端执行器已远远不能满足航天工业、深海作业、核工业技术以及其它柔性生产线上各种灵巧和精细操作任务的要求。
[0003]目前来看，传统的专用夹持器具有制造简单、控制方便、负载能力强等特点，但是仅对少量特定形状的物体适用，功能单一，并且拓展性差、适应能力差、配套要求高。

技术实现思路

[0004]本专利技术主要解决的技术问题是提供了一种多关节手指的机械手的控制方法，通过位置闭环控制和力闭环控制，从而达到精准到达指定位置并且进行精准抓取，不易掉落，其不但可以增强机械手的适应能力，而且可以提高其控制精度，满足多任务的要求，其具备良好的平滑性和控制精度，其功能性与场景适应能力强；还提供了一种多关节手指的机械手的控制系统。
[0005]为解决上述技术问题，本专利技术采用的一个技术方案是：提供一种多关节手指的机械手的控制方法，其中，包括如下步骤：
[0006]步骤S1、上位机发送需到达的指定位置的控制指令；
[0007]步骤S2、控制板卡单元接收上位机发送的需到达的指定位置的控制指令，从而控制驱动板卡单元和绝对值编码器单元工作，驱动板卡单元驱动手腕关节电机工作，手腕关节电机加速运动，同时驱动板卡单元判断手腕关节电机是否达到恒速设定值，如果达到，则手腕关节电机开始恒速运动，如果未达到，则继续加速；然后绝对值编码器单元判断指定位置角度与当前位置角度的差值F1(x)是否接近设定的停止角F(x)，如果是，则表示手腕关节即将达到指定位置，控制板卡单元发送减速指令；
[0008]步骤S3、上位机发送抓取物体的抓取命令；
[0009]步骤S4、控制板卡单元接收上位机发送抓取物体的抓取命令，从而控制驱动板卡单元和应变片板卡单元工作，驱动板卡单元驱动手指关节电机工作，手指关节电机加速运动，同时应变片板卡单元判断当前手指的抓取力F1是否大于设定抓取力F的30％～40％，如果是，则表示手指已经接触到物体，控制板卡单元发送减速指令；应变片板卡单元判断当前手指的抓取力F1是否达到设定抓取力F的95％，如果是，则控制板卡单元发送零速度命令，此时抓取物体成功。
[0010]作为本专利技术的一种改进，在物体被抓取成功后，应变片板卡单元要对当前手指的抓取力F1进行循环判断，判断当前手指的抓取力F1是否小于物体的掉落力F2，如果是，则表示物体掉落，发送报警信号。
[0011]作为本专利技术的进一步改进，在步骤S2内，当控制板卡单元发送减速指令时，手腕关节电机进行减速运动，驱动板卡单元判断手腕关节电机此时速度是否小于或等于500rpm，如果是，则控制手腕关节电机做低速运动。
[0012]作为本专利技术的更进一步改进，在步骤S2内，手腕关节电机做低速运动时，当手腕关节距离目标小于0.1
°
时，控制板卡单元发送零速度指令，手腕关节电机停止工作，此时手腕关节达到指定位置。
[0013]作为本专利技术的更进一步改进，在步骤S2内，绝对值编码器单元判断指定位置角度与当前位置角度的差值F1(x)是否接近设定的停止角F(x)为指定位置角度与当前位置角度的差值F1(x)是否小于停止角F(x)加1
°
之和。
[0014]作为本专利技术的更进一步改进，在步骤S4内，手指在减速运动到停止之间还存在一个手指的低速运动阶段：应变片板卡单元还需判断当前手指的抓取力F1是否达到设定抓取力F的80％～90％，如果是，则表示手指已经抓取到物体，控制板卡单元发送低速运动命令，让手指抓紧物体。
[0015]一种多关节手指的机械手的控制系统，其中，包括：
[0016]控制板卡单元，用于接收上位机发送的指令；
[0017]驱动板卡单元，用于接收控制板卡单元发送的指令且驱动手腕关节电机和手指关节电机运动；
[0018]绝对值编码器单元，用于接收控制板卡单元发送的指令且将手指和手腕关节的旋转角度数据反馈给控制板卡单元；
[0019]应变片板卡单元，用于接收控制板卡单元发送的指令且将手指的受力数据反馈给控制板卡单元。
[0020]作为本专利技术的一种改进，所述上位机通过CAN通信接口给所述控制板卡单元发送指令。
[0021]作为本专利技术的进一步改进，所述控制板卡单元通过CAN总线分别与所述驱动板卡单元、绝对值编码器单元和应变片板卡单元连接。
[0022]作为本专利技术的更进一步改进，所述驱动板卡单元通过PWM方式对手指关节电机和手腕关节电机进行驱动。
[0023]本专利技术的有益效果是：与现有技术相比，本专利技术通过位置闭环控制和力闭环控制，从而达到精准到达指定位置并且进行精准抓取，不易掉落，其不但可以增强机械手的适应能力，而且可以提高其控制精度，满足多任务的要求，其具备良好的平滑性和控制精度，其功能性与场景适应能力强。
附图说明
[0024]图1为本专利技术的多关节手指的机械手的控制方法的步骤框图；
[0025]图2为本专利技术的多关节手指的机械手的控制方法的步骤S2的具体流程框图；
[0026]图3为本专利技术的多关节手指的机械手的控制方法的步骤S4的具体流程框图；
[0027]图4为本专利技术的多关节手指的机械手的控制系统的连接框图。
具体实施方式
[0028]为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。
[0029]请参照图1至图3，本专利技术的一种多关节手指的机械手的控制方法，包括如下步骤：
[0030]步骤S1、上位机发送需到达的指定位置的控制指令；
[0031]步骤S2、控制板卡单元接收上位机发送的需到达的指定位置的控制指令，从而控制驱动板卡单元和绝对值编码器单元工作，驱动板卡单元驱动手腕关节电机工作，手腕关节电机加速运动，同时驱动板卡单元判断手腕关节电机是否达到恒速设定值，如果达到，则手腕关节电机开始恒速运动，如果未达到，则继续加速；然后绝对值编码器单元判断指定位置角度与当前位置角度的差值F1(x)是否接近设定的停止角F(x)，如果是，则表示手腕关节即将达到指定位置，控制板卡单元发送减速指令；
[0032]步骤S3、上位机发送抓取物体的抓取命令；
[0033]步骤S4、控制板卡单元接收上位机发送抓取物体的抓取命令，从而控制驱动板卡单元和应变片板卡单元工作，驱动板卡单元驱动手指关节电机工作，手指关节电机加速运动，同时应变片板卡单元判断当前手指的抓取力F1是否大于设定抓取力F的30％～40％，如果是，则表示手指已经接触到物体，控制板卡单元发送减速指令；应变片板卡单元判断当前手指的抓取力F1是否达到设定抓取力F的95％，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多关节手指的机械手的控制方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤S1、上位机发送需到达的指定位置的控制指令；步骤S2、控制板卡单元接收上位机发送的需到达的指定位置的控制指令，以控制驱动板卡单元和绝对值编码器单元工作，驱动板卡单元驱动手腕关节电机工作，手腕关节电机加速运动，同时驱动板卡单元判断手腕关节电机是否达到恒速设定值，如果达到，则手腕关节电机开始恒速运动，如果未达到，则继续加速；然后绝对值编码器单元判断指定位置角度与当前位置角度的差值F1(x)是否接近设定的停止角F(x)，如果是，则表示手腕关节即将达到指定位置，控制板卡单元发送减速指令；步骤S3、上位机发送抓取物体的抓取命令；步骤S4、控制板卡单元接收上位机发送抓取物体的抓取命令，从而控制驱动板卡单元和应变片板卡单元工作，驱动板卡单元驱动手指关节电机工作，手指关节电机加速运动，同时应变片板卡单元判断当前手指的抓取力F1是否大于设定抓取力F的30％～40％，如果是，则表示手指已经接触到物体，控制板卡单元发送减速指令；应变片板卡单元判断当前手指的抓取力F1是否达到设定抓取力F的95％，如果是，则控制板卡单元发送零速度命令，此时抓取物体成功。2.根据权利要求1所述的一种多关节手指的机械手的控制方法，其特征在于，在物体被抓取成功后，应变片板卡单元要对当前手指的抓取力F1进行循环判断，判断当前手指的抓取力F1是否小于物体的掉落力F2，如果是，则表示物体掉落，发送报警信号。3.根据权利要求1所述的一种多关节手指的机械手的控制方法，其特征在于，在步骤S2内，当控制板卡单元发送减速指令时，手腕关节电机进行减速运动，驱动板卡单元判断手腕关节电机此时速度是否小于或等于500rpm，如果是，则控制手腕关节电机做低速运动。4.根据权利要求3所述的一种多关节手指的机械手的控制方法，其特征在于，在步骤S2内，手腕关...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘世昌，马壮，邹风山，宋宇宁，赵晨，崔可夫，
申请(专利权)人：山东新松工业软件研究院股份有限公司，
类型：发明
国别省市：