喬崢

摘 要：本文基于WDD35D4設(shè)計(jì)一個(gè)模擬機(jī)械手，通過手動(dòng)操作該模擬機(jī)械手可以驅(qū)動(dòng)六自由度機(jī)械手做出與模擬機(jī)械手一致的動(dòng)作，這種機(jī)械手驅(qū)動(dòng)方式在實(shí)際應(yīng)用中具有一定的研究意義。

關(guān)鍵詞：WDD35D4；模擬機(jī)械手

本文通過使用六個(gè)位移傳感器WDD35D4設(shè)計(jì)一個(gè)模擬機(jī)械手，通過手動(dòng)操作模擬機(jī)械手對(duì)六自由度機(jī)械手臂實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制，讓機(jī)械手臂作出和模擬機(jī)械手一致的動(dòng)作。

1 WDD35D4簡(jiǎn)介

WDD35D4角度傳感器是一個(gè)高精度、標(biāo)稱阻值為1～5k的電位器。WDD35D4電位器具備連續(xù)旋轉(zhuǎn)功能，其滑動(dòng)端與導(dǎo)電塑料接觸，實(shí)現(xiàn)角度—電壓的交換。

WDD35D4廣泛使用于軍事、航空、汽車、醫(yī)藥、測(cè)量、機(jī)器人、原子能等領(lǐng)域，采用先進(jìn)的精密位移傳感器生產(chǎn)工藝制造，產(chǎn)品中關(guān)鍵部件及主要原材料是從日本、美國(guó)等國(guó)家進(jìn)口，產(chǎn)品測(cè)試儀器儀表及關(guān)鍵生產(chǎn)設(shè)備是從美國(guó)、英國(guó)、日本等國(guó)引進(jìn)，具有線性度好、精密度高、分辨力高、平滑性優(yōu)良、動(dòng)態(tài)噪聲小、機(jī)械壽命長(zhǎng)等優(yōu)良性能。

WDD35D4的功能是把角度機(jī)械位移量轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。它的本質(zhì)是一個(gè)滑線變阻器?；€變阻器的基體固定在傳感器的內(nèi)部，滑線變阻器的電刷通過機(jī)械裝置和被測(cè)物體相連?；€變阻器的基體連接直流穩(wěn)態(tài)電壓，允許流過微安培的小電流，當(dāng)被測(cè)物體移動(dòng)時(shí)，電刷在變阻器滑軌上移動(dòng)，通過電刷在圓盤形滑線變阻器的基體上的角位移來(lái)測(cè)量不同的阻值，電刷和輸出端之間的電壓，和電刷在圓盤形滑線變阻器的基體上滑過的角度成正比。采用分壓電路來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)角位移的檢測(cè)可以避免由于溫度影響引起電阻值變化產(chǎn)生的干擾。

WDD35D4的結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示。旋轉(zhuǎn)角度傳感器轉(zhuǎn)軸時(shí)，其電阻值隨之改變，當(dāng)轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)360度后，電阻值與旋轉(zhuǎn)前的相等。因此，可通過讀取電阻值的大小來(lái)計(jì)算旋轉(zhuǎn)的角度。

2 測(cè)量電路設(shè)計(jì)

本設(shè)計(jì)主要通過模擬機(jī)械手來(lái)控制機(jī)械手臂。模擬機(jī)械手的6個(gè)關(guān)節(jié)由6個(gè)WDD35D4構(gòu)成。移動(dòng)模擬機(jī)械手時(shí)，WDD35D4的滑動(dòng)臂隨之滑動(dòng)，通過分壓電路將輸出電壓送至單片機(jī)C8051F020，單片機(jī)C8051F020具有8路AD轉(zhuǎn)換通道，6個(gè)WDD35D4的輸出直接送給6路轉(zhuǎn)換通道，單片機(jī)準(zhǔn)確地讀取模擬機(jī)械手上六個(gè)線性電阻輸出的電壓值，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，再經(jīng)無(wú)線模塊將數(shù)據(jù)傳送給接收機(jī)，使機(jī)械手做出相應(yīng)動(dòng)作。當(dāng)轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)360度后，電阻值與旋轉(zhuǎn)前的相等。6個(gè)WDD35D4的測(cè)量轉(zhuǎn)換電路如圖2所示。

3 角位移采集軟件設(shè)計(jì)

6個(gè)WDD35D4的輸出和單片機(jī)C8051F020 P1口的六個(gè)通道相連，單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集時(shí)，首先對(duì)P1口的六個(gè)通道進(jìn)行初始化，然后采集6個(gè)WDD35D4的輸出電壓值，加密后經(jīng)過操作臺(tái)無(wú)線傳輸器NRF905發(fā)送。然后由救援車無(wú)線傳輸器NRF905接收解密，經(jīng)過數(shù)據(jù)處理，解整舵機(jī)，使線性電位器角度和舵機(jī)動(dòng)作角度1：1對(duì)應(yīng)，然后舵機(jī)動(dòng)作，驅(qū)動(dòng)機(jī)械手臂做出和模擬機(jī)械臂一樣的動(dòng)作。

程序設(shè)計(jì)流程圖如圖3所示。

本設(shè)計(jì)已經(jīng)制作成實(shí)物，完全可以實(shí)現(xiàn)通過手動(dòng)操作由6個(gè)WDD35D4制成的模擬機(jī)械手來(lái)控制六自由度的機(jī)械手臂作出一致的動(dòng)作。

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