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帶你走近生產好幫手---機械臂 (繁體)

提到機械手臂想必接觸過工程學的各位都不會感到陌生。機械手臂作為仿生工程學的最早成果和突出代表,在工業上得到廣泛應用。

機械手臂其實是一個由鋼鐵結構模擬骨骼,由多個伺服電機模擬多個“關節”,在平面或三維空間進行線性運動的仿生機械系統。它一般由機械主體、控制器、伺服電機和感應器組成,可以通過系統自動控制,模仿人類手臂完成指定動作。

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圖一:此圖為機械臂結構的簡單示意圖,一個旋轉“關節”會增加機械手臂的一個自由度。

機械結構的設計只是機械手臂設計的起點。 “關節”的控制,即伺服電機的控制,是機械臂的重點和難點。伺服電機控制的精確程度直接決定機械手臂的工作精確度。伺服系統(servo mechanism)是使物體的位置、方位、狀態等輸出被控量能夠跟隨輸入目標(或給定值)的任意變化的自動控制系統。伺服電機的優點主要是精度高:實現了位置,速度和力矩的閉環控制;克服了步進電機失步的問題;抗過載能力強,能承受三倍於額定轉矩的負載,對有瞬間負載波動和要求快速起動的場合特別適用等。


機械手臂被廣泛應用於生產生活的各個領域。最初機械手臂主要用於完成一些人類完成較為困難的重工業活動,如組裝、噴漆、焊接、高溫鍛造等繁重工作。近年來隨著機械手臂控制技術的進一步提升,機械手臂的應用範圍進一步擴大。可用於一些高危工作,如排爆、外星探測等。機械手臂的精準、零誤差,對於產品的品質掌握自然擁有其優勢,也被應用於一些要求高精確度的工作,如醫療、高科技產品生產等。


工業生產的機械臂對於非工程類從業者來說見得比較少,但是對於由機械臂發展而來的各種人形機器人,想必大家都不陌生。從登上春晚舞台的舞蹈機器人,到國內外各式比賽都有涉及的踢足球機器人,多足爬行機器人等。它們都是機械臂的組合體,多個機械臂組合完成工作。

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圖:春晚Alpha 1S機器人帶來的精彩舞蹈表演

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圖:六足爬行機器人

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圖: 足球機器人比賽

隨著技術的進一步提高,大型的人形機器人還被將被廣泛應用於各行各業,如日本最新研發的家庭護理機器人。

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圖:日本研發的護理機器人,除了日常照看等功能,當病人暈倒時,人形機器人能將病人抱起送上救護車。

說了那麼多,大家對機械臂至少有了一個總的認識,想要進一步學習了解機械臂其實並不難, 各公司都有推出便於初學者入門學習的機械臂模塊,通過機械臂來學習對微控制器編程、伺服電機控制、機器人控制都是再合適不過的。

今天我們向大家介紹的是Tinkerkit Braccio Arduino Robotic Arm。這是一款由Arduino 公司全新推出的機械臂模塊,是一款用Arduino板控制的全操作機械臂。這是一個套件組合,由用戶自己組裝,可根據自己需要對機械臂結構做調整。操作簡單,易上手,可用於完成一些簡單動作,如撿起、移動物體,也根據用戶的想像,與其它模塊相結合完成更有創意的動作,如懸掛相機變為雲台進行人像追踪攝影,又如嵌入太陽能模塊追踪太陽軌蹟等。

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圖:這是用Arduino Braccio完成的幾種簡單的動作,我們期待您更有創意的設計與應用。

如果覺得成型套件限製過多,不能滿足您的創意需要,您也可使用RS DesignSpark Mechanical 繪製自己的機械臂工件,用DesignSpark PCB 繪製設計自己的控制板,RS 也提供了各種型號的伺服電機、伺服電機模塊供您選擇。期待您在設計自己的創意機械臂、機器人時能有一段收穫豐富的學習體驗,也期待您將您的獨特設計與我們分享!

Arduino Braccio詳情及購買鏈接:

http://china.rs-online.com/web/p/processor-microcontroller-development-kits/1113738/

 

 

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