六軸機械手通常指的就是六自由度的 工業(yè)機器人，它的主要特征是具有6個自由度，即沿x、y、z三個直角坐標軸方向的移動自由度和繞這三個坐標軸的轉(zhuǎn)動自由度。本文主要介紹六軸機械手的控制方式，以及它的運動軌跡規(guī)劃算法。

以前工業(yè)生產(chǎn)在線都是依賴大量的人力完成生產(chǎn)作業(yè)。但隨著科技的迅速發(fā)展下，工業(yè)的制造走向細致化和復(fù)雜化，因此人力成本也相對地提高，所以開始有了以機器取代人力的聲音出現(xiàn)。而目前最為廣泛應(yīng)用在工業(yè)產(chǎn)線的機器人即為機械手臂，機械手臂的設(shè)計為一種以模仿人的腕部以及手部動作的手臂，可在平面或三維空間中完成設(shè)定好的任務(wù)。目前應(yīng)用在機械手臂上常見的控制器主要有 PC-based 和 PLC-based，而本文主要介紹的六軸機械手控制方式，就是基于PLC的控制器。在還未發(fā)展可編程邏輯控制器(簡稱PLC)之前，要達到自動化的功能需要依賴大量的繼電器和計數(shù)器才能完成。PLC 的出現(xiàn)大大的簡化了自動控制所需要的硬件空間。

六軸機械手

PLC控制六軸機械手的方式

1、周期方式

① 機械手在原位壓左限位開關(guān)和上限位開關(guān)，按一次操作按鈕則機械手開始下降，下降到左工位壓動下限位開關(guān)后自停；

② 機械手夾緊工件后開始上升，上升到原位壓動上限位開關(guān)后自停；

③ 機械手開始右行直至壓動右限位開關(guān)后自停；

④ 機械手下降，下降到右工位壓動下限位開關(guān)(兩個工位用一個下限位開關(guān))后自停；

⑤ 機械手放松工件后開始上升，直至壓動上限位開關(guān)后自停(兩個工位用一個上限位開關(guān))；

⑥ 機械手開始左行，直至壓動左限位開關(guān)后自停。至此一個周期的動作結(jié)束，再按一次操作按鈕則開始下一個周期的運行。

2、連續(xù)方式啟動后機械手反復(fù)運行上述每個周期的動作過程，即周期性連續(xù)運行。

3、單步療式每按一次操作按鈕，機械手完成一個工作步。例如，按一次操作按鈕，機械手開始下降，下降到左工位壓動下限位開關(guān)自停，要使運行下一個工作步，必須再按一次操作按鈕。

六軸機械手運行軌跡算法

軌跡是一條制定了時間律的路徑，即在一條路徑中的每個位置時，每個控制自由度的關(guān)節(jié)的位置、速度和加速度的狀態(tài)。

六軸機械手軌跡規(guī)劃就是根據(jù)預(yù)期的作業(yè)需求，考慮到路徑描述、路徑約束、機械手動力學(xué)對路徑的約束，從而得到末端執(zhí)行器按照時間順序排列的有關(guān)位置、速度和加速度的值構(gòu)成的軌跡。軌跡規(guī)劃算法就是預(yù)先規(guī)劃一個機械手末端執(zhí)行器在作業(yè)中的軌跡，為了更加精準地控制末端執(zhí)行器在執(zhí)行作業(yè)過程中的位姿，會在軌跡中添加若干個中間點，確定這些點的位姿。再添加這些新的約束以后，找到一條滿足所有約束的軌跡。六軸機械手的控制是通過在關(guān)節(jié)空間中控制各關(guān)節(jié)的角度完成的，所以應(yīng)當(dāng)使用逆運動學(xué)方法，將空間上的軌跡轉(zhuǎn)化為各個關(guān)節(jié)的一組隨時間變化的關(guān)節(jié)角。從而實現(xiàn)對機械手軌跡規(guī)劃的基本要求。