自适应机械结构的机械手控制软件设计与实现.pdf

自适应机械结构的
机械手控制软件设计与实现
文/景鑫陆瑶
摘要: 固定自由度机械手控制软件往往只能应用于某一固械结构。如图1。
定产品, 在机械结构扩展方面具有明显的缺陷。根据以往的工
作经验, 将机械手的机械结构进行抽象, 采用计算机持久化存
储方式实现自定义关节节点, 可以在实际操作中拓展机械手控
制软件的使用范围。本文以无锡职业技术学院机器人研究所开
发的五自由度机械手为依托, 设计了一种可以自适应机械结构
的机械手控制软件, 环境下实现。
关键字: 机械手; 关节; 适应性; xml; xsd
中图分类号:TP241 文献标识码:A
引言
本文以无锡职业技术学院机器人研究所研制的五自由度机
械手为依托,通过对五自由度机械手结构的分析可知五自由度机
械手由五个关节组成。其中,转动基座关节控制机械手整体的水
平圆周运动;大臂和小臂控制其上下摆动,手腕控制整个手掌部
分的俯仰和旋转,手指控制抓、放操作[1]。
在实际工作中,机械手具有不同的自由度类型,固定自由度
机械手控制软件往往只能应用于某一固定产品,在机械结构扩展
方面具有明显的缺陷。根据以往的工作经验,本文将机械手的机图1 机械手机械结构类图
械结构进行抽象,采用计算机持久化存储的方法实现自定义关节图中机械手类是整个控制系统的最上层,是系统的最顶级逻
节点,可以在实际操作中拓展机械手控制软件的使用范围。辑类;机械手类是由一系列不同类型的关节组成,例如肘关节、
文章着重描述了机械手控制软件持久化存储的设计方案,并基座关节等,因此机械手类和关节类是一对多的关系;而关节类
环境下实现该软件时的重点和难点。文章最后能完成不同的动作是因为关节是由不同类型的电机驱动的,例如
总结了全文并说明了不足和待改进之处。步进电机,伺服电机等,因此关节类和电机类也是一对多的关系;
而每个电机在运动时只能驱动一种移动方式,所以电机类和移动
1、设计方案方式是一对一的关系。
综上所述,为了使机械手控制程序能够在运行时动态加载机
设计理念械手的关节信息,则保存关节信息时须满足下列3个条件:
机械手的一次运动行为是由电机驱动的单关节运动(也称单存机械手机械结构定义信息的文件可以作为永久存储介质保存
轴运动)或多关节联动(也称多轴联动)组成。通过多个单轴运在计算机中;;3.
动或多轴运动组成机械手的一次运动行为[2]。因此可以将关节该文件可以在计算机程序运行时动态加载。
的单次行为进行抽象,从而定义出一个抽象的关节类型,将该关
节类型作为一种信息保存在计算机永久储存介质中,在程序启动 2、重点和难点
时动态加载该关节定义,可以实现程序对机械手机械结构的自适
应性。 持久化储存
设计方案中保存的信息具有数据量小,数据结构复杂的特
设计方案点,当前计算机界针对软件开发中存在的此类现状,采用了一
根据以上的设计理念,本文采用UML进行机械手的机械结种xml文件的保存方式。xml作为微型数据库文件,既拥有文本
构分析。UML(Unified Modeling Language)的全称是统一建文件小而方便的特点也兼顾的数据库利于维护数据结构