基于WDD35D4的模擬機械手設計

喬崢

摘 要：本文基于WDD35D4設計一個模擬機械手，通過手動操作該模擬機械手可以驅動六自由度機械手做出與模擬機械手一致的動作，這種機械手驅動方式在實際應用中具有一定的研究意義。

關鍵詞：WDD35D4；模擬機械手

本文通過使用六個位移傳感器WDD35D4設計一個模擬機械手，通過手動操作模擬機械手對六自由度機械手臂實現遠程控制，讓機械手臂作出和模擬機械手一致的動作。

1 WDD35D4簡介

WDD35D4角度傳感器是一個高精度、標稱阻值為1～5k的電位器。WDD35D4電位器具備連續旋轉功能，其滑動端與導電塑料接觸，實現角度—電壓的交換。

WDD35D4廣泛使用于軍事、航空、汽車、醫藥、測量、機器人、原子能等領域，采用先進的精密位移傳感器生產工藝制造，產品中關鍵部件及主要原材料是從日本、美國等國家進口，產品測試儀器儀表及關鍵生產設備是從美國、英國、日本等國引進，具有線性度好、精密度高、分辨力高、平滑性優良、動態噪聲小、機械壽命長等優良性能。

WDD35D4的功能是把角度機械位移量轉換成電信號。它的本質是一個滑線變阻器。滑線變阻器的基體固定在傳感器的內部，滑線變阻器的電刷通過機械裝置和被測物體相連。滑線變阻器的基體連接直流穩態電壓，允許流過微安培的小電流，當被測物體移動時，電刷在變阻器滑軌上移動，通過電刷在圓盤形滑線變阻器的基體上的角位移來測量不同的阻值，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。采用分壓電路來實現對角位移的檢測可以避免由于溫度影響引起電阻值變化產生的干擾。

WDD35D4的結構示意圖如圖1所示。旋轉角度傳感器轉軸時，其電阻值隨之改變，當轉軸轉動360度后，電阻值與旋轉前的相等。因此，可通過讀取電阻值的大小來計算旋轉的角度。

2 測量電路設計

本設計主要通過模擬機械手來控制機械手臂。模擬機械手的6個關節由6個WDD35D4構成。移動模擬機械手時，WDD35D4的滑動臂隨之滑動，通過分壓電路將輸出電壓送至單片機C8051F020，單片機C8051F020具有8路AD轉換通道，6個WDD35D4的輸出直接送給6路轉換通道，單片機準確地讀取模擬機械手上六個線性電阻輸出的電壓值，并對數據進行處理，再經無線模塊將數據傳送給接收機，使機械手做出相應動作。當轉軸轉動360度后，電阻值與旋轉前的相等。6個WDD35D4的測量轉換電路如圖2所示。

3 角位移采集軟件設計

6個WDD35D4的輸出和單片機C8051F020 P1口的六個通道相連，單片機進行數據采集時，首先對P1口的六個通道進行初始化，然后采集6個WDD35D4的輸出電壓值，加密后經過操作臺無線傳輸器NRF905發送。然后由救援車無線傳輸器NRF905接收解密，經過數據處理，解整舵機，使線性電位器角度和舵機動作角度1：1對應，然后舵機動作，驅動機械手臂做出和模擬機械臂一樣的動作。

程序設計流程圖如圖3所示。

本設計已經制作成實物，完全可以實現通過手動操作由6個WDD35D4制成的模擬機械手來控制六自由度的機械手臂作出一致的動作。

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