機(jī)械臂定位中激光測(cè)距傳感器的技術(shù)應(yīng)用

摩天射頻

近年來(lái)，隨著工業(yè)自動(dòng)化水平的不斷提高，機(jī)械臂被廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)中，其優(yōu)點(diǎn)時(shí)可以較準(zhǔn)確地完成各項(xiàng)空間任務(wù)。機(jī)械手臂由以下幾部分組成：運(yùn)動(dòng)元件，導(dǎo)向裝置，手臂等。手臂的結(jié)構(gòu)、工作范圍、靈活性、承載能力和定位精度都直接影響機(jī)器手臂的工作性能。一般機(jī)器手臂有3個(gè)自由度，即手臂的伸縮、左右回轉(zhuǎn)和生姜（或俯仰）運(yùn)動(dòng)。手臂回轉(zhuǎn)和升降運(yùn)動(dòng)是通過(guò)基座的立柱實(shí)現(xiàn)的，立柱的橫向移動(dòng)即為手臂的橫移。手臂的各種運(yùn)動(dòng)通常由驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和各種傳動(dòng)機(jī)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)，不僅承受被抓取工件的重量，還承受末端執(zhí)行器、手臂和手腕自身的重量。

應(yīng)用過(guò)程中，機(jī)械臂的精確定位與軌跡跟蹤問(wèn)題成為制約其性能的關(guān)鍵因素。機(jī)械臂精確定位技術(shù)的基本原理基于傳感器與控制器的緊密配合。通過(guò)在機(jī)械臂上安裝精準(zhǔn)的傳感器，并通過(guò)傳感器采集的數(shù)據(jù)，控制器可以計(jì)算和控制機(jī)械臂的運(yùn)動(dòng)。常用的機(jī)械臂精確定位技術(shù)包括視覺(jué)定位、激光測(cè)距、觸覺(jué)傳感等。其中，視覺(jué)定位是最常用的方式。通過(guò)攝像頭獲取機(jī)械臂末端的圖像，并通過(guò)圖像處理和計(jì)算機(jī)視覺(jué)算法，確定機(jī)械臂的位置和姿態(tài)。

而在在非結(jié)構(gòu)的未知環(huán)境中實(shí)現(xiàn)精確定位并抓取目標(biāo)物，一直是機(jī)器人與傳感器研究領(lǐng)域中的一個(gè)熱點(diǎn)問(wèn)題。對(duì)該問(wèn)題的研究主要集中在如何準(zhǔn)確定位目標(biāo)物與機(jī)械手的相對(duì)位置，或目標(biāo)物在事物坐標(biāo)系內(nèi)的坐標(biāo)。但距離目標(biāo)較遠(yuǎn)時(shí)，就需要采用雷達(dá)，視覺(jué)，傳感器等方式對(duì)目標(biāo)進(jìn)行檢測(cè)。距離目標(biāo)較近時(shí)，傳統(tǒng)測(cè)量的方法的精度和穩(wěn)定性較差， 激光測(cè)距傳感器可以高精度的完成任務(wù)，滿足機(jī)械臂對(duì)目標(biāo)進(jìn)行檢測(cè)的要求。

激光定位法是利用機(jī)械臂上的激光傳感器發(fā)射激光束，通過(guò)反射光束測(cè)量物體相對(duì)于機(jī)械臂末端的距離和方位角度，實(shí)現(xiàn)機(jī)械臂定位。這種方法具有精度較高、對(duì)光照和物體表面造型較不敏感等優(yōu)點(diǎn)，但是需要復(fù)雜的光傳輸系統(tǒng)和時(shí)間測(cè)量設(shè)備，成本相對(duì)較高。摩天射頻激光測(cè)距傳感器L3s是一種采用650nm可見(jiàn)紅色單點(diǎn)激光，進(jìn)行無(wú)接觸式測(cè)量的距離傳感器。它在室內(nèi)3米白墻處?kù)o止測(cè)量，精度±1mm，速率最大10Hz(4-20mA接口)，量程最大支持80米(反射點(diǎn)需加裝反射板)。通常，縮短量程不會(huì)導(dǎo)致精度的提升。它不同的接口，返回的數(shù)據(jù)速率會(huì)有差異。一般來(lái)講，TTL＞232＞485＞4-20mA模擬電流接口的傳輸速率。

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