3.4.2 机械手定义(平口手抓)(例3-5)(例3-6)

3.4.2机械手定义（平口手抓）3.4.2机械手定义（平口手抓）工业机器人末端的工具，也经常称之为“手爪”或机械手。PS软件中机械手的定义包括模型导入、创建连杆、定义关节属性、创建设备工作姿态、设置基准坐标系、创建工具坐标系、定义抓握实体等操作。所用到的工具按钮包括“建模”菜单下“运动学设备”下拉列表中的“运动学编辑器”“姿态编辑器”“工具定义”“设置抓握对象列表”等。3.4.2机械手定义（平口手抓）【例3-5】采用PS软件的“运动学编辑器”等工具对平口手爪工具进行设备定义。操作步骤如下。3.4.2机械手定义（平口手抓）（2）依次单击“文件”→“导入/导出”→“转换并插入CAD文件”，弹出“转换并插入CAD文件”对话框。单击“添加”按钮，选择“平口手爪工具.prt”文件，弹出“文件导入设置”对话框。“基本类”选择“资源”，“复合类”选默认，“原型类”选择“Gripper”，勾选“插入组件”，点击“确定”，返回“转换并插入CAD文件”对话框，单击“导入”，完成平口手爪工具模型的导入。（1）打开PS软件，依次单击“文件”→“断开研究”→“新建研究”，弹出“新建研究”对话框，单击“创建”按钮，完成新研究创建。（a）“转换并插入CAD文件”对话框（b）“文件导入设置”对话框（c）平口手爪工具模型图3-153导入平口手爪工具模型3.4.2机械手定义（平口手抓）（3）导入平口手爪模型后，在对象树中包含很多非必要对象，需进行删减。具体方法为：如图3-154（a）所示，按住“Shift”键，选择所有夹爪（抓手、手爪、握爪）资源对象，鼠标左键单击“建模”→“设置建模范围”，则选中的资源变为可更改状态，如图3-154（b）所示。鼠标左键再次单击“设置建模范围”，单击“+”展开夹爪资源，如图3-154（c）所示，显示“实体”“实体1”“实体2”等共多个实体（如果实体自动命名有错误，如名字显示乱码或相同，可按F2，人工修改实体名字）。新建机器人夹爪资源“Gripper”，将所有实体移动到该资源下，删除其他所有资源，完成对象的简化，如图3-154（d）所示。（a）选择所有夹爪资源（b）夹爪资源变为可更改（c）展开夹爪资源（d）实体移动到新建Gripper资源图3-154简化对象资源3.4.2机械手定义（平口手抓）（4）将建模范围更改为“Gripper”，单击“建模”→“运动学设备”→“运动学编辑器”，弹出如图3-155所示的“运动学编辑器-Gripper”界面。图3-155运动学编辑器3.4.2机械手定义（平口手抓）（5）在“运动学编辑器-Gripper”中单击“创建连杆”工具按钮，弹出图3-156所示的“连杆属性”对话框。“名称”修改为“Base”，“连杆单元”的“元素”选择图3-156所示的多个实体（按住鼠标左键使用矩形框框选），单击“确定”，创建“Base”连杆。图3-156定义“Base”连杆属性3.4.2机械手定义（平口手抓）（6）重复“创建连杆”操作，在“运动学编辑器-Gripper”中单击“创建连杆”工具，弹出图3-157所示的“连杆属性”对话框。“名称”为“lnk1”，“连杆单元”的“元素”分别点选“实体28”“实体34”“实体36”（左握爪）,单击“确定”。图3-157定义“lnk1”连杆属性3.4.2机械手定义（平口手抓）（7）重复“创建连杆”操作，在“运动学编辑器-Gripper”中单击“创建连杆”工具按钮，弹出如图3-158所示的“连杆属性”对话框。“名称”为“lnk2”，“连杆单元”的“元素”分别点选“实体27”“实体33”“实体35”（右握爪）,单击“确定”。图3-158定义“lnk2”连杆属性3.4.2机械手定义（平口手抓）（8）连杆创建完毕后，还需要创建连杆之间的运动关系。如图3-159所示，在“运动学编辑器-Gripper”中，鼠标左键单击“Base”连杆图标，将其选中，按住鼠标左键从“Base”图标向“lnk1”图标拖动，释放鼠标后，在两个连杆之间出现带箭头黑色直线，标记为“j1”，同时弹出“关节属性”对话框。图3-159在Base和lnk1之间创建j1关节3.4.2机械手定义（平口手抓）（9）如图3-160所示，在“关节属性”对话框中，“从点”选择“实体13”的边缘点，“到点”选择“实体9”的边缘点，“关节类型”选择“移动”，单击“确定”，创建“Base”连杆与“lnk1”连杆之间的运动关系。此时，代表运动关系j1的黑色带箭头直线变为蓝色。图3-160在Base和lnk1之间创建运动关系3.4.2机械手定义（平口手抓）（10）重复连杆创建和运动关系定义操作。如图3-161所示，在“运动学编辑器-Gripper”中，鼠标左键单击“Base”连杆图标，将其选中，按住鼠标左键从“Base”图标向“lnk2”图标拖动，释放鼠标后，在两个连杆之间出现带箭头黑色直线，标记为“j2”，同时弹出“关节属性”对话框。图3-161在Base和lnk2之间创建j2关节3.4.2机械手定义（平口手抓）（11）如图3-162所示，在“关节属性”对话框中，“从点”选择“实体9”的边缘点，“到点”选择“实体13”的边缘点，“关节类型”选择“移动”，单击“确定”，创建“Base”连杆与“lnk2”连杆之间的运动关系。此时，代表运动关系j2的黑色带箭头直线变为蓝色。图3-162在Base和lnk2之间创建运动关系3.4.2机械手定义（平口手抓）（12）连杆之间的运动关系创建完成后，通过关节调整来发现所创建的运动关系是否正确。在“运动学编辑器-Gripper”对话框中，单击“打开关节调整”工具按钮，弹出“关节调整-Gripper”对话框，如图3-163所示，通过拖动各关节的“转向/姿态”滑动条，可看到移动方式为移动，但是j1、j2两关节不联动，需要调整。单击“重置”，再单击“关闭”，退出“关节调整-Gripper”对话框。图3-163“关节调整-Gripper”对话框3.4.2机械手定义（平口手抓）（13）在“运动学编辑器-Gripper”对话框中，单击j2关节，此时“关节依赖关系”工具按钮处于高亮激活状态，如图3-164所示。图3-164激活“关节依赖关系”工具按钮3.4.2机械手定义（平口手抓）（14）在“运动学编辑器-Gripper”对话框中，单击“关节依赖关系”工具按钮，弹出“关节依赖关系-j2”对话框，如图3-165（a）所示。单击选中“关节函数”，单击“关节名称”右侧黑色倒三角，在展开的下拉列表中单击“j1”选中，此时按钮“关节名称”变为“j1”。单击“j1”按钮，将依赖关系添加到关节函数表中，如图3-165（b）所示。单击“应用”按钮，完成关节依赖关系的建立，单击“关闭”按钮，退出“关节依赖关系-j2”对话框。图3-165“关节依赖关系-j2”对话框（a）初始对话框（b）设置后对话框3.4.2机械手定义（平口手抓）（15）在“运动学编辑器-Gripper”对话框中，单击“打开关节调整”工具按钮，弹出“关节调整-Gripper”对话框，如图3-166所示，此时关节树下只有1个关节，拖动“转向/姿态”滑动条，可看到两个夹板一起联动，同时打开或关闭。单击“重置”，退出“关节调整-Gripper”对话框。图3-166“关节调整-Gripper”对话框3.4.2机械手定义（平口手抓）（16）在“运动学编辑器-Gripper”对话框中，单击“打开姿态编辑器”工具按钮，弹出“姿态编辑器-Gripper”对话框，如图3-167（a）所示。选择姿态“HOME”，单击“编辑”按钮，弹出“姿态编辑-Gripper”对话框，如图3-167（b）所示。“姿态名称”对话框中默认的“HOME”不变,在关节树“j1”的“值”文本框中输入“-5”，在“下限”文本框中输入“-12”，在“上限”文本框中输入“0”，单击“确定”（或按回车键），完成姿态“HOME”的编辑。（a）“姿态编辑器”对话框（b）“编辑姿态”对话框图3-167编辑“HOME”姿态3.4.2机械手定义（平口手抓）（17）在“姿态编辑器-Gripper”对话框中，单击“新建”按钮，弹出“姿态编辑-Gripper”对话框，如图3-168所示。在“姿态名称”文本框中输入“OPEN”，在关节树“j1”的“值”文本框中输入“-12”，在“下限”文本框中输入“-12”，在“上限”文本框中输入“0”，单击“确定”（或按回车键），完成姿态“OPEN”的创建。图3-168创建“OPEN”姿态3.4.2机械手定义（平口手抓）（18）重复上述操作，在“姿态编辑器-Gripper”对话框中，单击“新建”按钮，弹出“姿态编辑-Gripper”对话框，如图3-169所示。在“姿态名称”文本框中输入“CLOSE”，在关节树“j1”的“值”文本框中输入“0”，在“下限”文本框中输入“-12”，在“上限”文本框中输入“0”，单击“确定”（或按回车键），完成姿态“CLOSE”的创建。单击“姿态编辑器-Gripper”对话框中“重置”按钮，恢复夹爪原始姿态，最后单击“关闭”按钮，退出“姿态编辑器-Gripper”对话框。图3-169创建“CLOSE”姿态3.4.2机械手定义（平口手抓）（19）设置完成夹爪的姿态后，继续进行工具定义。在对象树中点选“Gripper”，单击“建模”→“运动学设备”→“工具定义”，弹出“工具定义-Gripper”对话框，如图3-170所示。“工具类”选择“握爪”，单击“TCP坐标系”最右侧黑色倒三角，在下拉列表中单击“2点定坐标系”，弹出“2点定坐标系”对话框，如图3-171（a）所示，分别选择夹爪外缘中心点，创建TCP坐标系（工具中心点坐标系）。此时，“TCP坐标系”的Z轴方向为竖直向上，单击“翻转坐标系”按钮，将“TCP坐标系”的Z轴方向调整为竖直向下，如图3-171（b）所示。单击“确定”，完成“TCP坐标系”的创建。图3-170“工具定义”对话框（a）“2点定坐标系”对话框（b）翻转TCP坐标系Z轴方向图3-171创建TCP坐标系3.4.2机械手定义（平口手抓）（20）在“工具定义-Gripper”对话框中，单击“基准坐标”最右侧黑色倒三角，在下拉列表中单击“6值定坐标系”，弹出“位置”对话框，如图3-172所示，点选夹爪圆柱顶部中心点，单击“翻转坐标系”按钮，将“基准坐标系”的Z轴方向调整为竖直向下（朝向夹爪内部）。单击“确定”，完成“基准坐标系”的创建。图3-172创建基准坐标系3.4.2机械手定义（平口手抓）（21）在“工具定义-Gripper”对话框中，单击“抓握实体”中的“实体”，在夹爪模型上点选“实体35”和“实体36”，将其显示在下拉列表中，如图3-173所示。在“偏”可调文本框中输入“1”，定义偏置范围（当抓握实体与抓取对象之间的距离在偏置范围内时，夹爪自动抓取）。单击“确定”，退出“工具定义-Gripper”对话框。至此，完成平口手抓工具的定义。图3-173设置抓握实体3.4.2机械手定义（平口手抓）【例3-6】采用PS软件的“运动学编辑器”等工具对母盘进行设备定义。操作步骤如下。3.4.2机械手定义（平口手抓）（1）打开PS软件，依次单击“文件”→“断开研究”→“新建研究”，弹出“新建研究”对话框，单击“创建”按钮，完成新研究创建。（2）依次单击“文件”→“导入/导出”→“转换并插入CAD文件”，弹出“转换并插入CAD文件”对话框。单击“添加”，选择“MPlate.jt”文件，弹出“文件导入设置”对话框。“基本类”选择“资源”，“复合类”选默认，“原型类”选择“Gripper”，勾选“插入组件”，点击“确定”，返回“转换并插入CAD文件”对话框，单击“导入”，完成母盘模型的导入，如图3-174（a）所示。对象树中包含很多非必要对象，参照例3-5进行删减和重命名处理，结果如图3-174（b）所示。（a）母盘模型（b）对象树图3-174导入母盘工具模型3.4.2机械手定义（平口手抓）（3）将建模范围更改为“MPlate”，单击“建模”→“运动学设备”→“运动学编辑器”，弹出“运动学编辑器-MPlate”界面。如图3-175所示，创建5个连杆，其中，lnk1、lnk2、lnk3、lnk4为4个止锁球，其他对象为Base。

图3-175定义5个连杆3.4.2机械手定义（平口手抓）（4）如图3-176所示，鼠标左键单击“Base”连杆图标，将其选中，按住鼠标左键从“Base”图标向“lnk1”图标拖动，弹出“关节属性”对话框。如图3-176所示，“从点”选择小孔圆心，“到点”先选择大孔圆心，再将其Z轴坐标修改为与“从点”相同（或者直接输入3个坐标值），“关节类型”选择“移动”，单击“确定”。重复上述操作，分别创建“Base”连杆与“lnk2”连杆、“lnk3”连杆、“lnk4”连杆之间的运动关系。

图3-176在Base和lnk1之间创建j1关节3.4.2机械手定义（平口手抓）（5）在“运动学编辑器-MPlate”对话框中，单击j2关节，单击“关节依赖关系”，弹出“关节依赖关系-j2”对话框。单击选中“关节函数”，单击“关节名称”右侧黑色倒三角，在展开的下拉列表中单击“j1”选中，此时按钮“关节名称”从变为。单击按钮，将依赖关系添加到关节函数表中。单击“应用”按钮，完成关节依赖关系的建立，单击“关闭”退出。重复上述操作，分别建立j3关节、j4关节与j1关节的依赖关系。（6）在“运动学编辑器-MPlate”对话框中，单击“打开关节调整”，弹出“关节调整-MPlate”对话框。通过拖动“转向/姿态”滑动条，可看到移动方式为移动，关节联动。单击“重置”，将“上限”修改为3，单击“关闭”。（7）在“运动学编辑器-MPlate”对话框中，单击“打开姿态编辑器”工具按钮，弹出“姿态编辑器-MPlate”对话框。单