求一种电动夹爪的运动控制方案

夹爪的应用是机器人、机械手臂末端执行器，其稳定、高效、精准、科技化的特点，有效提高了各行各业生产效率，解决工业化精密运动控制的难题。电动夹爪通过电机、传动系统、减速器及夹爪控制系统组成，两端的夹爪可根据不同的夹持力，连续闭合和张开实际物体的夹取运动。

夹爪的原理

夹爪的开合运动的动力源，通常采用的是步进伺服、伺服电机和直流无刷电机，具有高响应的优势。其原理是通过控制器控制电机的传动、转速及方向，让夹爪夹取或者松开操作。可通过夹爪的位置、夹取速度及夹取的力度来实现夹爪的运动。

伺服电动夹爪控制

采用伺服电机传动的夹爪，具有高精度的优势。

1、位置控制

通过对伺服电机电流的位置闭环控制，控制夹爪在指定的位置上夹住物体。位置模式的闭环，可通过传感器检测夹爪的位置，然后计算出误差值，再发送信号让电机运动到精确的位置。

2、速度控制

通过对电机的转速来精确控制。一般是在特别的运行场合，已知物体的大小规格并且是一致的情况下，通过闭环控制速检测反馈，或开闭控制预设信号的方式，实现控制夹爪的运动速度。

3、扭矩（力矩）控制

通过夹取力度、夹取物体的力来控制夹爪的运动。闭环控制时通过传感器检测，或者开环控制下预设夹持力信号，实现夹取运动。

应用领域

1、工业自动化：工业自动化流水线生产多轴运动过程中，机械手臂末端夹爪的快速夹取及放置物体，提高效率及产能。

2、机器人：人工智能机器人模拟人工手部夹取物体运动，实现机器人仿人工自动化操作。

3、医疗领域：移液站移液设备，夹取液体运动，处理液体样品的精密运动。也常用在实验室、科研测试中。

4、大型物流仓储：快速搬动大型货物。

TMC精密运动控制方案

我们有整套电机结构和驱动模块调试效果。(如下视频)

1、步进伺服方案：TMC4361是一种步进电机伺服控制器，内置闭环算法+电流控制，可实现电机的力矩环、速度环、位置环控制。步进伺服具备成本低、扭矩高等特点，也常用于夹爪的应用中。该驱动器内置斜坡（曲线加减速）发生器，具有S形斜坡、SixPoint （六点斜坡）运动控制，允许运动过程中切换，避免电机加速过程中抖动、损耗电机等。此外，TMC4361A 提供 SPI 和 Step/Dir，以及用于闭环操作的编码器接口。ChopSync（一种斩波模式），解决步进伺服低速运动的低频振动的问题。

Trinamic步进电机闭环驱动高性价比方案的选择：

01

TMC4361+TMC2130/TMC5130（小功率）

02

TMC4361+TMC2160/TMC5160/TMC2240（大功率）

2、伺服、直流无刷、空心杯及永磁同步电机方案：TMC4671是完全集成的伺服控制器，可为BLDC/PMSM和2相步进电机驱动以及DC电机和音圈提供磁场定向控制（FOC），所有控制功能均在硬件中实现。支持串口或者是CAN通信，通过TMCL-IDE上位机软件进行设定的模式。以力矩值为例，通过软件上传指令，如设定最小电流/电大电流，电机工作时它的电流会在这最大值与最小值之间，负载越大电流值越大，当我们需要力控制的时候，我们可以通过编码器反馈的值来进行设定一个合适的值，当外面的力达到所设定的值时，就会触发一个输出信号。

审核编辑：刘清