外文翻译机械手机械类

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所示）。 鉴于从第一代 卡尔斯鲁厄灵巧 手设计中得到的经验，比如 因 传动带而导致的 机械问题以及较大摩擦因数导致的控制问题， 卡尔斯鲁厄灵巧手Ⅱ 采用了一些不同的设计决策。 每根手指的关节 2 和关节 3 之间的直流电机被整合到手指 前部肢体中（图 5 所示）。 这种布置可使用很硬的球轴齿轮将运动传递到手指的关节处。 处在电机轴上的角度编码器（在齿轮前）此时可作为一个精度很高的位置状态传感器。 图 KDHⅡ 图 4. KDHⅡ 的顶视图 为了感知作用在物 体上的手指力量， 我们 发明了一个六维力扭矩传感器（图 6所示）。 这个传感器可当作手指末端肢体使用，且配有一个球形指尖。 它可以抓取较轻 的 物体，同时也能抓取 35kg 相近的较重物体。 此传感器能测量 X、 Y 和 Z 方向的力及绕相关轴的力矩。 另外， 3 个共线的激光三角测量传感器被安置在 KDHⅡ 的手掌上（图 5 所示）。 因为有 3 个这样的传感器，因此 不仅可以测量 3 单点之间的距离，如果知道物体的形状，还能测出被抓物体表面之间的距离和方向。 物体状态传感器的工作频率为 1kHz，它能检测和避免物体的滑落。 华中农业大学本科毕业设计外文翻译 4 图 5. KDHⅡ 的侧 视图 图 6. 带应变计量传感器的六自由度扭转传感器 4. 控制系统 机器人手的控制系统决定哪些潜在的灵巧技能能够被实际利用，这些技能都是由机械系统所提供的。 如前所述，控制系统可分为控制计算机即硬件和控制算法即软件。 控制系统必须满足 以下 几个 的条件： 1. 必须 要有足够的 输入输出 端口。 例如，一具有 9 个自由度的低级手，其驱动器至少需要 9 路模拟输出端口 ，且要有 9 路从角度编码器的输入端口。 如再加上每个手指上的力传感器、触觉传感器及物体状态传感器的话，则端口数量将增加号几倍。 2. 需具备对外部事件快速实时 反应 的 能力。 例如，当检测到物体滑落时，能立即采取相应的措施。 3. 需具备较高的计算能力以应对 一些不同的任务。 如可以对多指及物体并行执行路径规划、坐标转换及闭环控制等任务。 4. 控制系统的体积要小，以便能够将其直接集成到操作系统当中。 5. 在控制系统与驱动器及传感器之间必须要电气短接。 特别是对传感器来说，若没有的话，很多的干扰信号将会 干扰传感器信号。 控制硬件 为了应对系统的要求，控制硬件一般分布在几个专门的处理器中。 如可通过一个简单的微控制器处理很低端的输入输出接口（马达和传感器），因此控制器尺寸很小，能轻易地集成到操纵系统中。 但是较高 水平 的控制端口则需要较高的 计算能力，且需要一个灵活实时操作系统的支持。 这可以通过 PC 机轻易地解决。 因此，控制硬件常由一个非均匀的分布式计算机系统组成，它的一端是微控制器，而另一端则是一个功能强大的处理器。 不同的计算单元则通过一个通信系统连接起来，比如总线系统。 控制软件 机器人手的控制软件是相当复杂的。 必须对要对手指进行实时及平行控制，同时还要计划手指和物体的新的轨迹。 因此 ，为了减少问题的复杂性，就有必要将此问题分成几个子问题来处理。 另一方面涉及软件的开发。 机器人手其实是一个研究项目，它的编程环境如用户界面，编程工具和调试设施都必须十分强大和灵活。 这些只能使用一个标准的 操作系统才华中农业大学本科毕业设计外文翻译 5 能得到满足。 在机械人中普遍使用的分层控制系统方法 都经过了修剪，以满足机械手的特殊控制要求。 卡尔斯鲁厄灵巧手Ⅱ 的控制系统。