3.4.2 機械手定義(平口手抓)(例3-5)(例3-6)

3.4.2機械手定義（平口手抓）3.4.2機械手定義（平口手抓）工業(yè)機器人末端的工具，也經常稱之為“手爪”或機械手。PS軟件中機械手的定義包括模型導入、創(chuàng)建連桿、定義關節(jié)屬性、創(chuàng)建設備工作姿態(tài)、設置基準坐標系、創(chuàng)建工具坐標系、定義抓握實體等操作。所用到的工具按鈕包括“建?！辈藛蜗隆斑\動學設備”下拉列表中的“運動學編輯器”“姿態(tài)編輯器”“工具定義”“設置抓握對象列表”等。3.4.2機械手定義（平口手抓）【例3-5】采用PS軟件的“運動學編輯器”等工具對平口手爪工具進行設備定義。操作步驟如下。3.4.2機械手定義（平口手抓）（2）依次單擊“文件”→“導入/導出”→“轉換并插入CAD文件”，彈出“轉換并插入CAD文件”對話框。單擊“添加”按鈕，選擇“平口手爪工具.prt”文件，彈出“文件導入設置”對話框?！盎绢悺边x擇“資源”，“復合類”選默認，“原型類”選擇“Gripper”，勾選“插入組件”，點擊“確定”，返回“轉換并插入CAD文件”對話框，單擊“導入”，完成平口手爪工具模型的導入。（1）打開PS軟件，依次單擊“文件”→“斷開研究”→“新建研究”，彈出“新建研究”對話框，單擊“創(chuàng)建”按鈕，完成新研究創(chuàng)建。（a）“轉換并插入CAD文件”對話框（b）“文件導入設置”對話框（c）平口手爪工具模型圖3-153導入平口手爪工具模型3.4.2機械手定義（平口手抓）（3）導入平口手爪模型后，在對象樹中包含很多非必要對象，需進行刪減。具體方法為：如圖3-154（a）所示，按住“Shift”鍵，選擇所有夾爪（抓手、手爪、握爪）資源對象，鼠標左鍵單擊“建?！薄霸O置建模范圍”，則選中的資源變?yōu)榭筛臓顟B(tài)，如圖3-154（b）所示。鼠標左鍵再次單擊“設置建模范圍”，單擊“+”展開夾爪資源，如圖3-154（c）所示，顯示“實體”“實體1”“實體2”等共多個實體（如果實體自動命名有錯誤，如名字顯示亂碼或相同，可按F2，人工修改實體名字）。新建機器人夾爪資源“Gripper”，將所有實體移動到該資源下，刪除其他所有資源，完成對象的簡化，如圖3-154（d）所示。（a）選擇所有夾爪資源（b）夾爪資源變?yōu)榭筛模╟）展開夾爪資源（d）實體移動到新建Gripper資源圖3-154簡化對象資源3.4.2機械手定義（平口手抓）（4）將建模范圍更改為“Gripper”，單擊“建模”→“運動學設備”→“運動學編輯器”，彈出如圖3-155所示的“運動學編輯器-Gripper”界面。圖3-155運動學編輯器3.4.2機械手定義（平口手抓）（5）在“運動學編輯器-Gripper”中單擊“創(chuàng)建連桿”工具按鈕，彈出圖3-156所示的“連桿屬性”對話框?！懊Q”修改為“Base”，“連桿單元”的“元素”選擇圖3-156所示的多個實體（按住鼠標左鍵使用矩形框框選），單擊“確定”，創(chuàng)建“Base”連桿。圖3-156定義“Base”連桿屬性3.4.2機械手定義（平口手抓）（6）重復“創(chuàng)建連桿”操作，在“運動學編輯器-Gripper”中單擊“創(chuàng)建連桿”工具，彈出圖3-157所示的“連桿屬性”對話框。“名稱”為“l(fā)nk1”，“連桿單元”的“元素”分別點選“實體28”“實體34”“實體36”（左握爪）,單擊“確定”。圖3-157定義“l(fā)nk1”連桿屬性3.4.2機械手定義（平口手抓）（7）重復“創(chuàng)建連桿”操作，在“運動學編輯器-Gripper”中單擊“創(chuàng)建連桿”工具按鈕，彈出如圖3-158所示的“連桿屬性”對話框?！懊Q”為“l(fā)nk2”，“連桿單元”的“元素”分別點選“實體27”“實體33”“實體35”（右握爪）,單擊“確定”。圖3-158定義“l(fā)nk2”連桿屬性3.4.2機械手定義（平口手抓）（8）連桿創(chuàng)建完畢后，還需要創(chuàng)建連桿之間的運動關系。如圖3-159所示，在“運動學編輯器-Gripper”中，鼠標左鍵單擊“Base”連桿圖標，將其選中，按住鼠標左鍵從“Base”圖標向“l(fā)nk1”圖標拖動，釋放鼠標后，在兩個連桿之間出現(xiàn)帶箭頭黑色直線，標記為“j1”，同時彈出“關節(jié)屬性”對話框。圖3-159在Base和lnk1之間創(chuàng)建j1關節(jié)3.4.2機械手定義（平口手抓）（9）如圖3-160所示，在“關節(jié)屬性”對話框中，“從點”選擇“實體13”的邊緣點，“到點”選擇“實體9”的邊緣點，“關節(jié)類型”選擇“移動”，單擊“確定”，創(chuàng)建“Base”連桿與“l(fā)nk1”連桿之間的運動關系。此時，代表運動關系j1的黑色帶箭頭直線變?yōu)樗{色。圖3-160在Base和lnk1之間創(chuàng)建運動關系3.4.2機械手定義（平口手抓）（10）重復連桿創(chuàng)建和運動關系定義操作。如圖3-161所示，在“運動學編輯器-Gripper”中，鼠標左鍵單擊“Base”連桿圖標，將其選中，按住鼠標左鍵從“Base”圖標向“l(fā)nk2”圖標拖動，釋放鼠標后，在兩個連桿之間出現(xiàn)帶箭頭黑色直線，標記為“j2”，同時彈出“關節(jié)屬性”對話框。圖3-161在Base和lnk2之間創(chuàng)建j2關節(jié)3.4.2機械手定義（平口手抓）（11）如圖3-162所示，在“關節(jié)屬性”對話框中，“從點”選擇“實體9”的邊緣點，“到點”選擇“實體13”的邊緣點，“關節(jié)類型”選擇“移動”，單擊“確定”，創(chuàng)建“Base”連桿與“l(fā)nk2”連桿之間的運動關系。此時，代表運動關系j2的黑色帶箭頭直線變?yōu)樗{色。圖3-162在Base和lnk2之間創(chuàng)建運動關系3.4.2機械手定義（平口手抓）（12）連桿之間的運動關系創(chuàng)建完成后，通過關節(jié)調整來發(fā)現(xiàn)所創(chuàng)建的運動關系是否正確。在“運動學編輯器-Gripper”對話框中，單擊“打開關節(jié)調整”工具按鈕，彈出“關節(jié)調整-Gripper”對話框，如圖3-163所示，通過拖動各關節(jié)的“轉向/姿態(tài)”滑動條，可看到移動方式為移動，但是j1、j2兩關節(jié)不聯(lián)動，需要調整。單擊“重置”，再單擊“關閉”，退出“關節(jié)調整-Gripper”對話框。圖3-163“關節(jié)調整-Gripper”對話框3.4.2機械手定義（平口手抓）（13）在“運動學編輯器-Gripper”對話框中，單擊j2關節(jié)，此時“關節(jié)依賴關系”工具按鈕處于高亮激活狀態(tài)，如圖3-164所示。圖3-164激活“關節(jié)依賴關系”工具按鈕3.4.2機械手定義（平口手抓）（14）在“運動學編輯器-Gripper”對話框中，單擊“關節(jié)依賴關系”工具按鈕，彈出“關節(jié)依賴關系-j2”對話框，如圖3-165（a）所示。單擊選中“關節(jié)函數(shù)”，單擊“關節(jié)名稱”右側黑色倒三角，在展開的下拉列表中單擊“j1”選中，此時按鈕“關節(jié)名稱”變?yōu)椤癹1”。單擊“j1”按鈕，將依賴關系添加到關節(jié)函數(shù)表中，如圖3-165（b）所示。單擊“應用”按鈕，完成關節(jié)依賴關系的建立，單擊“關閉”按鈕，退出“關節(jié)依賴關系-j2”對話框。圖3-165“關節(jié)依賴關系-j2”對話框（a）初始對話框（b）設置后對話框3.4.2機械手定義（平口手抓）（15）在“運動學編輯器-Gripper”對話框中，單擊“打開關節(jié)調整”工具按鈕，彈出“關節(jié)調整-Gripper”對話框，如圖3-166所示，此時關節(jié)樹下只有1個關節(jié)，拖動“轉向/姿態(tài)”滑動條，可看到兩個夾板一起聯(lián)動，同時打開或關閉。單擊“重置”，退出“關節(jié)調整-Gripper”對話框。圖3-166“關節(jié)調整-Gripper”對話框3.4.2機械手定義（平口手抓）（16）在“運動學編輯器-Gripper”對話框中，單擊“打開姿態(tài)編輯器”工具按鈕，彈出“姿態(tài)編輯器-Gripper”對話框，如圖3-167（a）所示。選擇姿態(tài)“HOME”，單擊“編輯”按鈕，彈出“姿態(tài)編輯-Gripper”對話框，如圖3-167（b）所示。“姿態(tài)名稱”對話框中默認的“HOME”不變,在關節(jié)樹“j1”的“值”文本框中輸入“-5”，在“下限”文本框中輸入“-12”，在“上限”文本框中輸入“0”，單擊“確定”（或按回車鍵），完成姿態(tài)“HOME”的編輯。（a）“姿態(tài)編輯器”對話框（b）“編輯姿態(tài)”對話框圖3-167編輯“HOME”姿態(tài)3.4.2機械手定義（平口手抓）（17）在“姿態(tài)編輯器-Gripper”對話框中，單擊“新建”按鈕，彈出“姿態(tài)編輯-Gripper”對話框，如圖3-168所示。在“姿態(tài)名稱”文本框中輸入“OPEN”，在關節(jié)樹“j1”的“值”文本框中輸入“-12”，在“下限”文本框中輸入“-12”，在“上限”文本框中輸入“0”，單擊“確定”（或按回車鍵），完成姿態(tài)“OPEN”的創(chuàng)建。圖3-168創(chuàng)建“OPEN”姿態(tài)3.4.2機械手定義（平口手抓）（18）重復上述操作，在“姿態(tài)編輯器-Gripper”對話框中，單擊“新建”按鈕，彈出“姿態(tài)編輯-Gripper”對話框，如圖3-169所示。在“姿態(tài)名稱”文本框中輸入“CLOSE”，在關節(jié)樹“j1”的“值”文本框中輸入“0”，在“下限”文本框中輸入“-12”，在“上限”文本框中輸入“0”，單擊“確定”（或按回車鍵），完成姿態(tài)“CLOSE”的創(chuàng)建。單擊“姿態(tài)編輯器-Gripper”對話框中“重置”按鈕，恢復夾爪原始姿態(tài)，最后單擊“關閉”按鈕，退出“姿態(tài)編輯器-Gripper”對話框。圖3-169創(chuàng)建“CLOSE”姿態(tài)3.4.2機械手定義（平口手抓）（19）設置完成夾爪的姿態(tài)后，繼續(xù)進行工具定義。在對象樹中點選“Gripper”，單擊“建?！薄斑\動學設備”→“工具定義”，彈出“工具定義-Gripper”對話框，如圖3-170所示?！肮ぞ哳悺边x擇“握爪”，單擊“TCP坐標系”最右側黑色倒三角，在下拉列表中單擊“2點定坐標系”，彈出“2點定坐標系”對話框，如圖3-171（a）所示，分別選擇夾爪外緣中心點，創(chuàng)建TCP坐標系（工具中心點坐標系）。此時，“TCP坐標系”的Z軸方向為豎直向上，單擊“翻轉坐標系”按鈕，將“TCP坐標系”的Z軸方向調整為豎直向下，如圖3-171（b）所示。單擊“確定”，完成“TCP坐標系”的創(chuàng)建。圖3-170“工具定義”對話框（a）“2點定坐標系”對話框（b）翻轉TCP坐標系Z軸方向圖3-171創(chuàng)建TCP坐標系3.4.2機械手定義（平口手抓）（20）在“工具定義-Gripper”對話框中，單擊“基準坐標”最右側黑色倒三角，在下拉列表中單擊“6值定坐標系”，彈出“位置”對話框，如圖3-172所示，點選夾爪圓柱頂部中心點，單擊“翻轉坐標系”按鈕，將“基準坐標系”的Z軸方向調整為豎直向下（朝向夾爪內部）。單擊“確定”，完成“基準坐標系”的創(chuàng)建。圖3-172創(chuàng)建基準坐標系3.4.2機械手定義（平口手抓）（21）在“工具定義-Gripper”對話框中，單擊“抓握實體”中的“實體”，在夾爪模型上點選“實體35”和“實體36”，將其顯示在下拉列表中，如圖3-173所示。在“偏”可調文本框中輸入“1”，定義偏置范圍（當抓握實體與抓取對象之間的距離在偏置范圍內時，夾爪自動抓?。螕簟按_定”，退出“工具定義-Gripper”對話框。至此，完成平口手抓工具的定義。圖3-173設置抓握實體3.4.2機械手定義（平口手抓）【例3-6】采用PS軟件的“運動學編輯器”等工具對母盤進行設備定義。操作步驟如下。3.4.2機械手定義（平口手抓）（1）打開PS軟件，依次單擊“文件”→“斷開研究”→“新建研究”，彈出“新建研究”對話框，單擊“創(chuàng)建”按鈕，完成新研究創(chuàng)建。（2）依次單擊“文件”→“導入/導出”→“轉換并插入CAD文件”，彈出“轉換并插入CAD文件”對話框。單擊“添加”，選擇“MPlate.jt”文件，彈出“文件導入設置”對話框。“基本類”選擇“資源”，“復合類”選默認，“原型類”選擇“Gripper”，勾選“插入組件”，點擊“確定”，返回“轉換并插入CAD文件”對話框，單擊“導入”，完成母盤模型的導入，如圖3-174（a）所示。對象樹中包含很多非必要對象，參照例3-5進行刪減和重命名處理，結果如圖3-174（b）所示。（a）母盤模型（b）對象樹圖3-174導入母盤工具模型3.4.2機械手定義（平口手抓）（3）將建模范圍更改為“MPlate”，單擊“建模”→“運動學設備”→“運動學編輯器”，彈出“運動學編輯器-MPlate”界面。如圖3-175所示，創(chuàng)建5個連桿，其中，lnk1、lnk2、lnk3、lnk4為4個止鎖球，其他對象為Base。

圖3-175定義5個連桿3.4.2機械手定義（平口手抓）（4）如圖3-176所示，鼠標左鍵單擊“Base”連桿圖標，將其選中，按住鼠標左鍵從“Base”圖標向“l(fā)nk1”圖標拖動，彈出“關節(jié)屬性”對話框。如圖3-176所示，“從點”選擇小孔圓心，“到點”先選擇大孔圓心，再將其Z軸坐標修改為與“從點”相同（或者直接輸入3個坐標值），“關節(jié)類型”選擇“移動”，單擊“確定”。重復上述操作，分別創(chuàng)建“Base”連桿與“l(fā)nk2”連桿、“l(fā)nk3”連桿、“l(fā)nk4”連桿之間的運動關系。

圖3-176在Base和lnk1之間創(chuàng)建j1關節(jié)3.4.2機械手定義（平口手抓）（5）在“運動學編輯器-MPlate”對話框中，單擊j2關節(jié)，單擊“關節(jié)依賴關系”，彈出“關節(jié)依賴關系-j2”對話框。單擊選中“關節(jié)函數(shù)”，單擊“關節(jié)名稱”右側黑色倒三角，在展開的下拉列表中單擊“j1”選中，此時按鈕“關節(jié)名稱”從變?yōu)?。單擊按鈕，將依賴關系添加到關節(jié)函數(shù)表中。單擊“應用”按鈕，完成關節(jié)依賴關系的建立，單擊“關閉”退出。重復上述操作，分別建立j3關節(jié)、j4關節(jié)與j1關節(jié)的依賴關系。（6）在“運動學編輯器-MPlate”對話框中，單擊“打開關節(jié)調整”，彈出“關節(jié)調整-MPlate”對話框。通過拖動“轉向/姿態(tài)”滑動條，可看到移動方式為移動，關節(jié)聯(lián)動。單擊“重置”，將“上限”修改為3，單擊“關閉”。（7）在“運動學編輯器-MPlate”對話框中，單擊“打開姿態(tài)編輯器”工具按鈕，彈出“姿態(tài)編輯器-MPlate”對話框。單