助力機(jī)械手輸入信號的采集、處理與分析

助力機(jī)械手系統(tǒng)的機(jī)械結(jié)構(gòu)主要包括跟隨系統(tǒng)機(jī)械結(jié)構(gòu)和升降系統(tǒng)機(jī)械結(jié)構(gòu)。跟隨系統(tǒng)的機(jī)械結(jié)構(gòu)主要包括跟隨小車，角度傳感器，支撐架和保護(hù)部分。升降系統(tǒng)的機(jī)械結(jié)構(gòu)主要包括升降驅(qū)動裝置和升降傳感器。

助力機(jī)械手跟隨系統(tǒng)的跟隨小車安裝于支撐架之上，Y向和Z向的驅(qū)動裝置安裝在跟隨小車的下接觸面和上接觸面。X向驅(qū)動裝置安裝于隨動機(jī)構(gòu)的Y方向?qū)к壍囊欢?。角度傳感器安裝于跟隨小車的下接觸面，升降傳感器的一端與物料連接，另—端與鋼絲繩連接。

助力機(jī)械手升降系統(tǒng)速度控制實(shí)驗(yàn)的目的，就是實(shí)現(xiàn)助力機(jī)械手的平穩(wěn)和可靠運(yùn)行，其輸入信號由升降傳感器進(jìn)行采集。在物料進(jìn)行上升或下降運(yùn)動時，升降傳感器上的電位計的電壓值將產(chǎn)生增大或減小的變化。電位計采集的電壓值波動較大，需對輸入的電壓信號進(jìn)行濾波處理。濾波器采用巴特沃茲三階濾波器。

助力機(jī)械手輸入信號經(jīng)過濾波器處理得到的曲線較為光滑，能夠適用于升降系統(tǒng)的速度實(shí)驗(yàn)中。升降傳感器采集的電壓值，經(jīng)過濾波，轉(zhuǎn)換為升降系統(tǒng)速度輸入信號。助力機(jī)械手升降系統(tǒng)速度控制的反饋信號是由經(jīng)過電機(jī)上的編碼器采集得到的。

助力機(jī)械手操作者將豎直方向上的運(yùn)動趨勢作用于升降傳感器。升降傳感器中的滑動式電位計將運(yùn)動信號以電壓v的形式通過上位機(jī)的接口板傳送給半物理平臺。上位機(jī)對接收到的電壓信號通過濾波器進(jìn)行濾波處理，而后經(jīng)過計算得到輸入速度。速度控制器將速度控制信號通過串口，以PWM信號的形式發(fā)給下位機(jī)。下位機(jī)將驅(qū)動電壓發(fā)給驅(qū)動電機(jī)。電機(jī)運(yùn)動時，與其同軸的編碼器將運(yùn)動時的速度以脈沖數(shù)的形式反映給上位機(jī)。上位機(jī)通過數(shù)據(jù)接口板接收到的信號，經(jīng)濾波和計算得到反饋速度信號。

助力機(jī)械手升降系統(tǒng)的運(yùn)動趨勢由操作者給予，存在一定的隨機(jī)性。可看出:與未經(jīng)過濾波的跟隨系統(tǒng)的反饋速度信號相比，經(jīng)過濾波后的升降系統(tǒng)反饋速度信號波動性小，較為平滑;當(dāng)操作者在對物料進(jìn)行啟動與停止操作時，助力機(jī)械手升降系統(tǒng)能夠平緩穩(wěn)定實(shí)現(xiàn)操作者的操作意圖;由于驅(qū)動電壓不足、信號經(jīng)濾波處理等情況，反饋速度與輸入速度存在一定的誤差，但不影響物料升降運(yùn)動的實(shí)現(xiàn)。助力機(jī)械手由升降系統(tǒng)速度控制實(shí)驗(yàn)結(jié)果得出:通過控制器的控制，助力機(jī)械手升降系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)操作者對于物料的升降運(yùn)動。