1. 功能說明?

利用Delta并聯(lián)機(jī)械臂實(shí)現(xiàn)不同點(diǎn)定點(diǎn)搬運(yùn)磁鐵物料的效果。

2. 結(jié)構(gòu)說明

Delta并聯(lián)機(jī)械臂，其驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)采用精度較高的42步進(jìn)電機(jī)；傳動(dòng)系統(tǒng)為絲杠和萬向球節(jié)；執(zhí)行末端為搭載電磁鐵的圓盤支架。

3. Delta機(jī)械臂運(yùn)動(dòng)學(xué)算法

這里給大家介紹一種Delta并聯(lián)機(jī)械臂的運(yùn)動(dòng)軌跡解法，通過控制電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)參數(shù)，最終求解出電磁鐵圓盤支架的運(yùn)動(dòng)軌跡規(guī)律。

該機(jī)械臂由3個(gè)絲杠平臺(tái)構(gòu)成，通過并聯(lián)的方式同時(shí)控制同一個(gè)端點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)；三個(gè)絲杠位于一個(gè)正三角形邊線的中心位置，連桿采用球頭萬向節(jié)連桿結(jié)構(gòu)。

① 首先我們建立一個(gè)空間直角坐標(biāo)系，該直角坐標(biāo)系以三個(gè)絲杠平臺(tái)在俯視圖方向投影的內(nèi)切圓心為原點(diǎn)，x軸與tower1和tower3之間的連線平行，y軸過tower2，其中z=0的平面設(shè)置在三個(gè)限位開關(guān)所在平面。

② 建立坐標(biāo)系之后，我們可以得出3個(gè)限位開關(guān)Z軸投影的坐標(biāo)為A=（-msin（60°），mcos（60°），0）；B=（0，m，0）；C=（msin（60°），mcos（60°），0）；其中m為在xy投影面上正三角形的內(nèi)切圓心到B點(diǎn)的距離。

③ 確定各限位開關(guān)的位置（即確定各絲杠平臺(tái)上滑塊的初始位置），絲杠平臺(tái)的運(yùn)動(dòng)可簡(jiǎn)化為如下：【其中N點(diǎn)為滑塊初始位置，Q點(diǎn)為端點(diǎn)初始位置，P為Q點(diǎn)在絲杠平臺(tái)上Z軸的投影；N1，P1，Q1點(diǎn)為絲杠平臺(tái)運(yùn)動(dòng)后的位，T點(diǎn)為某一固定點(diǎn)，假設(shè)為delta機(jī)械臂上端點(diǎn)在Z向可以運(yùn)動(dòng)的最大值在絲杠平臺(tái)Z向的投影點(diǎn)】

④ 逆運(yùn)動(dòng)學(xué)是根據(jù)Q1點(diǎn)的位置確定NN1的距離。? ? ?

在圖中有幾個(gè)可以通過測(cè)量得到已知值，分別是連桿長(zhǎng)度NQ/N1Q1、NT的距離、終點(diǎn)Q1點(diǎn)的坐標(biāo)；假設(shè)我們輸入的量是終點(diǎn)Q1的坐標(biāo)（X1,Y1,Z1）;這里需要注意的是Z1坐標(biāo)為負(fù)值，為了方便理解在后面的推導(dǎo)中我們都對(duì)Z1取絕對(duì)值。? ? ?

我們需要計(jì)算的是NN1的距離：

其中Q1的Z坐標(biāo)與P1的Z坐標(biāo)一致，所以NP1為已知量為Q1的Z坐標(biāo)值Z1，即可以將上面的公式改為：

這里我們只需要計(jì)算出N1P1的值即可：

其中NIQ1為連桿長(zhǎng)度，可通過測(cè)量得知，所以這里面需要我們計(jì)算出Q1P1。? ? ?

⑤ 求出Q1P1：【該長(zhǎng)度我們可以通過兩點(diǎn)坐標(biāo)距離公式得出，借助俯視圖投影進(jìn)行計(jì)算】

為方便計(jì)算Q1P1，圖中我們將N,N1,P,P1,T點(diǎn)都投影到Z為0的點(diǎn)，則Q1（X1，Y1，0）。

根據(jù)點(diǎn)坐標(biāo)公式可得：

綜上所述：

注意前面我們對(duì)Z1取了一次絕對(duì)值，實(shí)際Z1為負(fù)值，所以最終推導(dǎo)公式為：

這樣我們就求出了NN1（絲杠移動(dòng)距離）與Q1（執(zhí)行端運(yùn)動(dòng)的終點(diǎn)）坐標(biāo)的關(guān)系。

4. 功能實(shí)現(xiàn)

4.1 電子硬件

在這個(gè)示例中，采用了以下硬件，請(qǐng)大家參考：

Basra主控板（兼容Arduino Uno）、Bigfish2.1擴(kuò)展板、SH-ST擴(kuò)展板、觸碰傳感器、步進(jìn)電機(jī)、11.1v動(dòng)力電池、電磁鐵、USB線

4.2 電路連接說明

① 硬件連接-電子元件

各軸步進(jìn)電機(jī)與SH-ST步進(jìn)電機(jī)擴(kuò)展板的接線順序如下（從上至下）：
X：紅藍(lán)黑綠

Y：紅藍(lán)黑綠

Z：黑綠紅藍(lán)

② 硬件連接-限位傳感器

各個(gè)軸的限位傳感器（觸碰）與Bigfish擴(kuò)展板的接線如下：

X：A0

Y：A3

Z：A4

③ 電磁鐵連在Bigfish擴(kuò)展板的D5、D6接口上。

4.3 編寫程序

編程環(huán)境：Arduino 1.8.19

Delta機(jī)械臂有兩種運(yùn)動(dòng)方式：第一種是自動(dòng)運(yùn)行搬運(yùn)；第二種是用電腦發(fā)送指令，然后再根據(jù)指令運(yùn)動(dòng)。? ? ?

這里僅列出Delta機(jī)械臂自動(dòng)運(yùn)行搬運(yùn)（Delta.ino）的程序：【其它的程序源碼可下載文末資料獲取】

5. 擴(kuò)展樣機(jī)

下圖是另一種外觀的Delta機(jī)械臂，控制原理完全一樣。

6. 資料內(nèi)容

樣機(jī)3D文件

例程源代碼

資料下載鏈接?https://www.robotway.com/h-col-194.html