電動夾爪的運(yùn)動控制方案

夾爪的應(yīng)用是機(jī)器人、機(jī)械手臂末端執(zhí)行器，其穩(wěn)定、高效、精準(zhǔn)、科技化的特點(diǎn)，有效提高了各行各業(yè)生產(chǎn)效率，解決工業(yè)化精密運(yùn)動控制的難題。電動夾爪通過電機(jī)、傳動系統(tǒng)、減速器及夾爪控制系統(tǒng)組成，兩端的夾爪可根據(jù)不同的夾持力，連續(xù)閉合和張開實(shí)際物體的夾取運(yùn)動。

夾爪的原理

夾爪的開合運(yùn)動的動力源，通常采用的是步進(jìn)伺服、伺服電機(jī)和直流無刷電機(jī)，具有高響應(yīng)的優(yōu)勢。其原理是通過控制器控制電機(jī)的傳動、轉(zhuǎn)速及方向，讓夾爪夾取或者松開操作?？赏ㄟ^夾爪的位置、夾取速度及夾取的力度來實(shí)現(xiàn)夾爪的運(yùn)動。

伺服電動夾爪控制

采用伺服電機(jī)傳動的夾爪，具有高精度的優(yōu)勢。

1、位置控制

通過對伺服電機(jī)電流的位置閉環(huán)控制，控制夾爪在指定的位置上夾住物體。位置模式的閉環(huán)，可通過傳感器檢測夾爪的位置，然后計(jì)算出誤差值，再發(fā)送信號讓電機(jī)運(yùn)動到精確的位置。

2、速度控制

通過對電機(jī)的轉(zhuǎn)速來精確控制。一般是在特別的運(yùn)行場合，已知物體的大小規(guī)格并且是一致的情況下，通過閉環(huán)控制速檢測反饋，或開閉控制預(yù)設(shè)信號的方式，實(shí)現(xiàn)控制夾爪的運(yùn)動速度。

3、扭矩（力矩）控制

通過夾取力度、夾取物體的力來控制夾爪的運(yùn)動。閉環(huán)控制時(shí)通過傳感器檢測，或者開環(huán)控制下預(yù)設(shè)夾持力信號，實(shí)現(xiàn)夾取運(yùn)動。

應(yīng)用領(lǐng)域

1、工業(yè)自動化：工業(yè)自動化流水線生產(chǎn)多軸運(yùn)動過程中，機(jī)械手臂末端夾爪的快速夾取及放置物體，提高效率及產(chǎn)能。

2、機(jī)器人：人工智能機(jī)器人模擬人工手部夾取物體運(yùn)動，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人仿人工自動化操作。

3、醫(yī)療領(lǐng)域：移液站移液設(shè)備，夾取液體運(yùn)動，處理液體樣品的精密運(yùn)動。也常用在實(shí)驗(yàn)室、科研測試中。

4、大型物流倉儲：快速搬動大型貨物。

TMC精密運(yùn)動控制方案

我們有整套電機(jī)結(jié)構(gòu)和驅(qū)動模塊調(diào)試效果。(如下視頻)

1、步進(jìn)伺服方案：TMC4361是一種步進(jìn)電機(jī)伺服控制器，內(nèi)置閉環(huán)算法+電流控制，可實(shí)現(xiàn)電機(jī)的力矩環(huán)、速度環(huán)、位置環(huán)控制。步進(jìn)伺服具備成本低、扭矩高等特點(diǎn)，也常用于夾爪的應(yīng)用中。該驅(qū)動器內(nèi)置斜坡（曲線加減速）發(fā)生器，具有S形斜坡、SixPoint （六點(diǎn)斜坡）運(yùn)動控制，允許運(yùn)動過程中切換，避免電機(jī)加速過程中抖動、損耗電機(jī)等。此外，TMC4361A 提供 SPI 和 Step/Dir，以及用于閉環(huán)操作的編碼器接口。ChopSync（一種斬波模式），解決步進(jìn)伺服低速運(yùn)動的低頻振動的問題。

Trinamic步進(jìn)電機(jī)閉環(huán)驅(qū)動高性價(jià)比方案的選擇：

01

TMC4361+TMC2130/TMC5130（小功率）

02

TMC4361+TMC2160/TMC5160/TMC2240（大功率）

2、伺服、直流無刷、空心杯及永磁同步電機(jī)方案：TMC4671是完全集成的伺服控制器，可為BLDC/PMSM和2相步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動以及DC電機(jī)和音圈提供磁場定向控制（FOC），所有控制功能均在硬件中實(shí)現(xiàn)。支持串口或者是CAN通信，通過TMCL-IDE上位機(jī)軟件進(jìn)行設(shè)定的模式。以力矩值為例，通過軟件上傳指令，如設(shè)定最小電流/電大電流，電機(jī)工作時(shí)它的電流會在這最大值與最小值之間，負(fù)載越大電流值越大，當(dāng)我們需要力控制的時(shí)候，我們可以通過編碼器反饋的值來進(jìn)行設(shè)定一個(gè)合適的值，當(dāng)外面的力達(dá)到所設(shè)定的值時(shí)，就會觸發(fā)一個(gè)輸出信號。

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目前，我們有整套電機(jī)結(jié)構(gòu)和驅(qū)動模塊調(diào)試效果，歡迎各位工程師們前來體驗(yàn)。