隨著機(jī)器人技術(shù)的飛速發(fā)展，機(jī)械手在工業(yè)中的應(yīng)用越來越廣泛，但由于受成本和功能限制，工業(yè)機(jī)械手不能獨(dú)立完成所有的物料搬運(yùn)工作，大量的物料搬運(yùn)工作仍然需要人力來完成，不僅使得工人的勞動(dòng)強(qiáng)度大、工作效率低，而且容易對(duì)工人造成傷害。工業(yè)機(jī)械手在搬運(yùn)和碼放物料時(shí)，嚴(yán)格按照程序指令運(yùn)行，無法隨機(jī)應(yīng)變，人機(jī)互動(dòng)性不好，給生產(chǎn)帶來不便"，而在許多物料搬運(yùn)場(chǎng)合需要流動(dòng)作業(yè)，只有通過人機(jī)合作才能完成。針對(duì)這種情況，一些工程師提出了智能輔助設(shè)備的構(gòu)想，旨在提高物料搬運(yùn)裝配的生產(chǎn)效率。

   智能輔助設(shè)備是一種新穎的助力設(shè)備，主要應(yīng)用于裝配生產(chǎn)線或其他涉及物料搬運(yùn)、傳遞、打包、碼垛的作業(yè)。利用力的平衡原理，智能輔助設(shè)備能夠通過人機(jī)合作完成對(duì)重物在工作空間內(nèi)任意位置的操控，對(duì)物料進(jìn)行移動(dòng)與定位，實(shí)現(xiàn)對(duì)重物的提升和下降動(dòng)作。為了提高機(jī)械手在物料搬運(yùn)中的人機(jī)互動(dòng)和靈活性，設(shè)計(jì)了一種可以實(shí)現(xiàn)人機(jī)合作的雙控助力機(jī)械手控制系統(tǒng)。

   根據(jù)系統(tǒng)功能需求，雙控助力機(jī)械手的控制系統(tǒng)可以通過選擇兩路操作控制實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)工作。系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計(jì)主要包括五個(gè)模塊：主控制器模塊，電源模塊，信號(hào)采集模塊，模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊，電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊。其中信號(hào)采集模塊中包含兩路操作力信號(hào)采集，一路是操作手柄中力傳感器信號(hào)的采集，另一路是重量控制器中稱重傳感器信號(hào)的采集。

   雙控助力機(jī)械手的主控制器模塊，系統(tǒng)主控CPU的主要作用是實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的整體控制。控制助力機(jī)械手系統(tǒng)中的主控芯片與其他控制芯片相比，其性能高、成本低、功耗低，且工作速度快，外圍接口功能強(qiáng)大。它不僅要把系統(tǒng)各個(gè)輸入信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)和處理，還要對(duì)系統(tǒng)各個(gè)功能模塊發(fā)送控制指令，與各個(gè)模塊進(jìn)行通信。芯片把A/D轉(zhuǎn)換的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行處理，并向電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊發(fā)送驅(qū)動(dòng)PWM脈沖指令，控制直流電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向和速度，同時(shí)與上位機(jī)進(jìn)行通信。

   雙控助力機(jī)械手電源模塊，主要為系統(tǒng)電路提供工作電源。直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)需要24V電源，主控芯片需要3.3V電源，模數(shù)轉(zhuǎn)換電路需要5V電源，因此系統(tǒng)控制板需要電源轉(zhuǎn)換電路，將24V降壓為5V，5V降壓為3.3V。24V轉(zhuǎn)5V電路采用芯片，芯片輸入電壓范圍為4.4-36V，輸出電壓可調(diào)從1.235V到35V；5V轉(zhuǎn)3.3V電路采用低壓差、低噪聲輸出穩(wěn)壓芯片，固定輸出3.3V電壓。