自动化改造和机器人应用的多功能机械手
2015-12-21 来源：电子基础 作者：滕今朝
近年来我国人力成本的不断提高，用工荒越来越严重，制造业的生存和发展遇到不小的困难。发展智能制造技术，尤其是工业机器人技术，显得更加重要。2014 年中国新增机器人 5.6 万台，成为世界上最大的机器人。
作为电子爱好者，制作低成本的多功能机械手，不仅能够培养自己的专业兴趣，提高自己的专业知识，而且为迎接今后的自动化改造和机器人应用浪潮早做准备。
基于上述背景，本文介绍了“低成本多功能机械手”的制作方法，用百元成本，实现了机械手的 “绘图” 、 “搬运” 、“激光雕刻”功能，适合电子爱好者进行学习。
功能介绍
■ 1. 绘图功能
应用范畴：三维立体绘图、铣加工等。绘图功能的整体外观如图 1 所示。用旧的电脑光驱进行改造，作为该项目的 X、Y 轴，另用一个微型步进电动机作为 Z 轴，使其实现空间移动。画笔固定在 Z 轴电机滑块上。如图 2 所作者 / 滕今朝低成本多功能机械手 DIY
■ 2. 搬运功能
应用范畴：搬运、装配、仓储等。搬运功能的整体外观如图 3 所示。电磁铁、机械爪及电机如图 4 所示。
机械爪的固定轴安装在托盘上，同时作为机械爪的杠杆支点。机械爪的运动轴安装在开合电机的滑块上。滑块上下运动带动机械爪闭合、张开。开合电机固定在托盘上。托盘可以被电磁铁带动，整体上下运动。
■ 3. 激光雕刻
应用范畴：激光雕刻、电火花加工、线切割加工等。搬运功能的整体外观如图 5 所示。具体方案
■ 1. 电路部分
我们采用运行grbl 固件的单片机，arduino pro atmega328p 最小系统。CPU 板和下载板的价格很便宜，都是十几元。选用以 A3967 为核心的电机驱动板。CPU 板、电机驱动板，以及 X、Y、Z 三轴电机的接线原理图，如图 6 所示。
■ 2. 硬件搭建
将两块旧的电脑光驱分别固定在两个塑料外壳上，并垂直安装，并用金属杆加固。如图 1 所示。利用光驱的步进电机作为该项目的 X、Y 轴。根据需要，安装 Z 轴微型步进电动机、电磁铁、机械爪、激光笔。电路板安装在塑料外壳背面。
■ 3 . 软件使用
用 Arduino Builder 软件将 grbl 固件下载到 arduino pro atmega328p。软件的具体使用方法，很简单，网上有详细介绍，这里就不多说了。
用 ArtCAM 软件来设计运动路径，并进行保存。如图 7所示。grbl controller 上位机软件与嵌入了grbl 软件的arduino 单片机系统通信，解析数控代码。通 过 grbl controller 打开已经保存好的刀路文件，并实时与单片机通讯和监控。如图 8 所示。
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