淺談超聲電機(jī)在機(jī)器人手指關(guān)節(jié)中的應(yīng)用分析

機(jī)器人手指一直以來都是國(guó)際公認(rèn)的高難度科技項(xiàng)目，隨著科技水平的不斷進(jìn)步和新興的交叉學(xué)科不斷涌現(xiàn)，傳統(tǒng)的電磁電機(jī)機(jī)器人手指由于靈活性差、感知能力低下、力的控制精度不高等，已無法滿足應(yīng)用的迫切需要。超聲電機(jī)體積小、扭力大、抗干干擾，配合上閉環(huán)控制驅(qū)動(dòng)電源控制，可應(yīng)用于高精度機(jī)器人手指產(chǎn)品。

目前國(guó)際上常見：拉鋼線、舵機(jī)、無刷電機(jī)加蝸輪蝸桿結(jié)構(gòu)、步進(jìn)電機(jī)加蝸輪蝸桿結(jié)構(gòu)、氣動(dòng)方案作為機(jī)器人手指方案，這些方案普遍存在噪音、精度不準(zhǔn)、體積大、堵轉(zhuǎn)燒機(jī)、斷電失效等情況。超聲電機(jī)作為核心驅(qū)動(dòng)部件作為機(jī)器人手指關(guān)節(jié)部件，可以做到靜音、高精度、體積小、堵轉(zhuǎn)不燒機(jī)、斷電自鎖等功能。

超聲電機(jī)作為核心驅(qū)動(dòng)部件作為機(jī)器人手指，可使得機(jī)器人手指外觀及性能更趨于完美。機(jī)器人手指主要有3個(gè)大部分組成：微型超聲電機(jī)手指結(jié)構(gòu)、微型超聲電機(jī)驅(qū)動(dòng)電源及運(yùn)動(dòng)算法、微型閉環(huán)控制管理。

微型超聲電機(jī)手指結(jié)構(gòu)：以人的手指同比例進(jìn)行機(jī)器人手指結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，將特種微型超聲電機(jī)安裝在特定的狹小空間，可以是中間出軸結(jié)構(gòu)帶齒輪，也可以中空直接驅(qū)動(dòng)的結(jié)構(gòu)。根據(jù)實(shí)際需求進(jìn)行設(shè)置

微型超聲電機(jī)驅(qū)動(dòng)電源：應(yīng)用于機(jī)器人手指特種微型超聲電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電源體積要求盡可能小，以便于安裝在極為狹小的空間，輸入電壓為安全電壓，電源之間不要有干擾。在項(xiàng)目推展的未來，將會(huì)將驅(qū)動(dòng)電源分為控制電源模塊及功率模塊進(jìn)行集成電路開發(fā)，以便于在微小的空間安裝多個(gè)驅(qū)動(dòng)電源。

微型閉環(huán)控制管理：機(jī)器人手指微型閉環(huán)控制超聲電機(jī)管理系統(tǒng)，驅(qū)動(dòng)控制運(yùn)算能力需求強(qiáng)，使用高于15位絕對(duì)編碼器，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)的運(yùn)動(dòng)控制，使用傳感器以及機(jī)器人手指運(yùn)動(dòng)算法實(shí)現(xiàn)精細(xì)化高精度的運(yùn)動(dòng)控制。

關(guān)鍵技術(shù)：

1、微型超聲電機(jī)，將目前的行波型盤式超聲電機(jī)進(jìn)行體積整合，制作成一個(gè)體積，長(zhǎng)度14mm*直徑14mm、扭矩大于0.3Ncm、靜音、堵轉(zhuǎn)不燒機(jī)的指關(guān)節(jié)。

2、微型超聲電機(jī)伺服驅(qū)動(dòng)控制電源，將目前的行波型盤式超聲電機(jī)伺服驅(qū)動(dòng)控制電源進(jìn)行微型化設(shè)計(jì)，制成L:15mm*W:15mm*T:8mm的多接口控制電源。

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