助力機械手仿真系統控制方案的設計

   助力機械手有著明顯的優點，即：①空氣隨處可取，取之不盡，節省了購買、儲存、運輸介質的費用和麻煩；②用后的空氣直接排入大氣，對環境無污染；③氣動反應快，動作迅速，維護簡單，管路不易堵塞；④氣動元件結構簡單，制造容易，適于標準化、系列化、通用化。因此，對助力機械手進行仿真建模，再現現場工況，就顯得非常重要。其中，仿真系統控制方案的設計更顯迫切。

   助力機械手控制方案主要包括：跟隨系統控制方案和升降系統控制方案?？刂葡到y上位機采用半物理仿真實驗平臺，下位機則是由單片機模塊的控制板和具有功率驅動模塊的驅動板組成。半物理仿真實驗平臺數據采集板上的數據接口，為控制系統輸入信號與反饋信號的采集與處理工作。平臺系統軟件和應用軟件可實現人機界面的交互、控制系統參數的調試、并完成對于機構實驗時的數據處理工作。串口可實現上位機與下位機的信號通訊。下位機根據接收到的控制指令，利用單片機和電機驅動器的實時處理和功率放大功能來實現對驅動機構的驅動，從而實現執行機構的運動。

   當操作人員在物料上施加一個水平方向或是豎直方向上的運動趨勢時，連接于鋼絲繩下端的物料在水平方向上會帶動鋼絲繩產生沿繩方向與豎直方向上的夾角0和e，豎直方向上升降傳感器會測量到產生運動趨勢時的電壓值v。將水平方向上的角度傳感器利用編碼器測量出的脈沖數和豎直方向上升降傳感器的電位計測量出的電壓值，傳入上位機，經過計算和濾波后，作為控制系統的輸入量。上位機經過控制器的調試，得出X、Y和Z方向上的驅動電機所需的三路占空比參數，并通過串口將三路占空比參數傳送給下位機。下位機根據接收到的占空比參數，經過運算后產生相應的驅動電壓輸給相應方向上的電機，驅動電機運動。驅動電機運動時，與其同軸連接的增量式編碼器將測量的脈沖數作為反饋值傳送到上位機，實現速度環或位置環的控制。