3。2 六自由度机械臂机械结构

    本设计机械臂主要由三维扫描仪（手部）、运动机构和控制系统三部分所组成。运动机构则包括机械手的各个关节部分的组成和电机、传动机构等，主要负责完成手部的移动、转动或复合运动，使其到达指定位置并对物体进行运输。机械手所能完成的升降、伸缩、旋转等基本运动称为机械手的自由度，通常机械手都具有3或6自由度来完成指定命令。机械手的自由度越多，它的灵活性越大通用性越广，相对的机械臂的机构要求也越复杂。本课题要求机械手能对近似球形的工作空间的范围内对物体进行定位扫描，故采用六自由度机械手，其中腰部，大臂各具有一个自由度，小臂与手腕处两个自由度。 机械手机构由机座、腰部、大臂、小臂、手腕、手部、驱动和传动装置组成。

                   图3-2  六自由度机械臂的三维模型

3。3 电机的选择论文网

由于本文所设计的机械臂尾端只需要安装一个摄像头进行扫描摄像，而且本机械臂体积小，质量轻，所需要的电机功率不必要太大，但为了保证运动的可靠性，适当选取偏大功率的电机即可，步进电机是一种性能很好的数字化执行元件，在数控系统的点、位控制中，可利用步进电机作为驱动电机，在本次设计的机械手中要满足技术要求对机械手进行轨迹控制，使机械手按所设定的轨迹运动。机械手的1轴、2轴、3轴与4轴基本控制了机械手的运动轨迹。只要这几部分步进电机能按照人为设计的轨迹准确的运动就可以使步进电机按所规定的轨迹准确的运动。在本次设计中采用开环控制，因此控制精度不如闭环控制精度高，但要在一定程度上满足机械手的控制要求就要提高各部位关节步进电机的运动精度。因此在本次设计中各关节的步进电机选用了两相混合式步进电机。混合式步进电机综合了反应式和永磁式两者的优点，它输出转矩大，动态性能好，步距角小，高速特性好，但结构复杂，成本较高。存在低速振动区。所用步进电机的型号是57BYG250C,2相四线输出，步距角为0。9°/1。8°。在此基础上选用驱动器的型号为SH-20403。

步进电机运行要有电子装置进行驱动，这种装置就是步进电机驱动器。步进电机驱动器就是把控制系统发出的脉冲信号转化为步进电机的角位移，或者说控制系统每发一个脉冲信号通过驱动器就使步进电机旋转一个步距角。

3。5 步进电机的控制与接线

（1）步进电机电气连接原理图如图3-4所示。

本次选用的步进电机为两相四线制，图3-4中电枢绕组为串联连接，其中A＋、A-、B＋、B-为电枢的四根引线，在与驱动器连接时注意不要接错相。

图3-3 步进电机电气原理图

（2）步进电机驱动模块

图3-4 驱动模块连接图

3。5 编码器的选择

在对机械臂的控制重，在解析出各个参数之后。对电机的精确控制就是重中之重；而在电机的控制中，在给出电机的运动角之后，需要对电机的实际转动角度进行测量以构成闭环，同时在机械臂的控制中，各个电机的实时转速需要进行配合和调节，以上两个参数的测量，我们都需要用到编码器。

本系统电机选用24V步进电机，综合性能和成本等各个方面综合考虑，编码器选用无锡谱睿ZSP4006-003G-600B-12-24C编码器，实物图如下：

图3-5编码器实物图

ZSP4006-003G-600B-12-24C是一款旋转编码器，是一种光电式旋转测量装置，它将被测的角位移直接转换成数字信号（高速脉冲信号）。而且其是一款有增量型编码器。