自動化改造和機器人應用的多功能機械手
2015-12-21 來源：電子基礎 作者：滕今朝
近年來我國人力成本的（de）不斷提高，用工荒越來越嚴（yán）重，製造業的生存和發展遇到不小（xiǎo）的困難。發（fā）展（zhǎn）智能製造技術，尤其是工業機器人技術，顯得更（gèng）加（jiā）重要（yào）。2014 年中國新增機器人 5.6 萬（wàn）台，成為世界上（shàng）最（zuì）大的機器人。
作為電子愛好者，製作低成本的多功能機械手，不僅能夠（gòu）培養自己的（de）專業興趣（qù），提高（gāo）自己的專業知識，而（ér）且為迎接今（jīn）後的自動（dòng）化改造和機器人應用浪潮（cháo）早做準備。
基於上述（shù）背景，本文介紹了“低成（chéng）本多功能機械手”的製作方法，用百元（yuán）成本，實現了機械手的 “繪圖” 、 “搬運” 、“激光（guāng）雕刻”功能，適合電子愛好者進行學習。
功能介紹
■ 1. 繪（huì）圖功能（néng）
應用範疇：三維立（lì）體（tǐ）繪（huì）圖、銑加工等。繪圖功能的整體外觀如圖 1 所示。用舊的電腦（nǎo）光驅進行改造，作為該項目的 X、Y 軸，另用一個微型步進電動機作為 Z 軸，使其實現空間移動。畫筆固（gù）定在 Z 軸電機滑塊上。如圖（tú） 2 所（suǒ）作者 / 滕今朝（cháo）低成本多功能機械手 DIY
■ 2. 搬運功能
應用範疇：搬運、裝配（pèi）、倉儲等。搬運功能的整體外觀如圖 3 所示。電磁鐵、機械爪及電機如圖 4 所示。
機械爪的固（gù）定軸安裝在托盤上，同時作為機械爪的（de）杠杆支點。機械爪（zhǎo）的運動軸安裝在開合電機（jī）的滑塊上。滑塊上下運（yùn）動帶動機械爪閉合、張開。開合電機固定在托（tuō）盤（pán）上。托盤可以被電磁鐵帶動，整體上下運動。
■ 3. 激光雕刻
應用範疇：激光雕刻、電（diàn）火花加工、線（xiàn）切割加工等。搬運功能的整體外觀如圖 5 所示。具體方案
■ 1. 電路部分
我們采用運行grbl 固件的單片機，arduino pro atmega328p 最小係（xì）統。CPU 板和下載板的價格很便宜，都是十幾元。選用以 A3967 為核心的電機驅（qū）動板。CPU 板、電機驅動板，以及 X、Y、Z 三軸電機的接（jiē）線原理圖，如圖 6 所示。
■ 2. 硬件搭（dā）建（jiàn）
將兩（liǎng）塊舊的電腦光（guāng）驅分別固定在（zài）兩個塑料外殼上，並垂直安裝，並用金屬杆加固。如圖 1 所示。利用光驅的步進電機作為該項目的 X、Y 軸。根據需要，安裝 Z 軸微型步（bù）進電動機、電磁鐵、機械爪、激光筆。電路板安裝在塑料外殼背麵。
■ 3 . 軟件使用
用 Arduino Builder 軟件將 grbl 固件下載到 arduino pro atmega328p。軟件的具（jù）體使用方法，很簡單，網上有詳細介紹（shào），這裏就不多說了。
用 ArtCAM 軟件來（lái）設計運動路徑，並進行保存。如圖 7所示。grbl controller 上位機軟件與嵌入了grbl 軟件（jiàn）的arduino 單片機係統通（tōng）信，解析數控（kòng）代碼。通 過 grbl controller 打開已經保存好的刀路文（wén）件（jiàn），並實時與單片機通訊和監控。如圖 8 所示。
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