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針對于工業(yè)小型物品的搬運領域，設計了一種具有5自由度的小型機械手。由于機械手的負載和行程較小，同時對機械手的運動具有較高的精度的要求，故對于第一第二第三關(guān)節(jié)采用具有較大力矩的舵機進行控制。舵機型號為996r大扭矩舵機。參對于腕部第四第五關(guān)節(jié)，由于力臂較小，故不需要采用較大力矩的舵機，同時為了減少前端機械手本體的重量，采用9g舵機型號為sg90。

    對于通用機械手結(jié)構(gòu)為了減少主臂的重量，故采用平行四邊形結(jié)構(gòu)將副臂的動力鏈接到基座上，其具體機構(gòu)如圖2.1.1.通過該平行四邊形機構(gòu)，可以實現(xiàn)舵機位置的轉(zhuǎn)變。

                                                                     

在機械手關(guān)節(jié)的配置上采用第一關(guān)節(jié)為主旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)，第二關(guān)節(jié)為主臂旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)，第三關(guān)節(jié)為副臂旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)，第四關(guān)節(jié)為夾具豎直面內(nèi)旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)，第五關(guān)節(jié)為夾具垂直于豎直面內(nèi)的旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)。以此確定各關(guān)節(jié)的連接關(guān)系。

1.2機械手主要動力的介紹
   盛輝所產(chǎn)的Mg996r型號舵機具有較大的扭矩，同時由于其為數(shù)字舵機精度更高。Mg996r舵機通過脈沖檢測轉(zhuǎn)動角度，首先輸入一個20ms的低電平，輸入一個兩毫秒的高電平，通過控制高電平時間控制舵機轉(zhuǎn)動角度。舵機內(nèi)部自帶一個脈沖比較器，通過該標準脈沖寬度與輸入脈沖寬度的比較產(chǎn)生偏差，該偏差由轉(zhuǎn)動角度進行補償，當存在偏差時，空心杯電機轉(zhuǎn)動帶動電位器轉(zhuǎn)動消除偏差，達到預定角度后便可以精確輸出位置信息。故該控制系統(tǒng)為閉環(huán)控制系統(tǒng)。

1.3機械手結(jié)構(gòu)的介紹

機械手的結(jié)構(gòu)為五自由度結(jié)構(gòu)，缺少了通常意義下的腕部翻滾關(guān)節(jié)。但是對于通常的搬運領域該自由度可以滿足使用。類比與傳統(tǒng)的4自由度碼垛機械手來看，如圖1.2在碼垛機械手中通過兩個平行四邊形結(jié)構(gòu)實現(xiàn)保證后端夾具與水平地面平行。碼垛機機械手只具有主轉(zhuǎn)動自由度，主臂轉(zhuǎn)動自由度，副臂轉(zhuǎn)動自由度，夾具水平面轉(zhuǎn)動自由度。
1.6控制系統(tǒng)分析
   采用stm32f103zet6單片機進行控制，通過初始化定時器3的四個pwm輸出通道產(chǎn)生pwm方形脈沖波實現(xiàn)堆垛機的控制。同時對第二第三關(guān)節(jié)采用運動學逆解，以保證兩舵機的聯(lián)動，減少控制壓力。
  裝置采用nrf2401進行無線控制，可以實現(xiàn)遠距離遙控，同時通過兩個主控芯片進行三角函數(shù)的解析與計算，然后傳輸數(shù)據(jù)可以加快計算時間，增強舵機的響應時間。
 2.1.2幾何計算法方法

幾何法同樣建立直角坐標系，同向量法一致。如圖所示：