基于WDD35D4的模拟机械手设计

乔峥

摘 要：本文基于WDD35D4设计一个模拟机械手，通过手动操作该模拟机械手可以驱动六自由度机械手做出与模拟机械手一致的动作，这种机械手驱动方式在实际应用中具有一定的研究意义。

关键词：WDD35D4；模拟机械手

本文通过使用六个位移传感器WDD35D4设计一个模拟机械手，通过手动操作模拟机械手对六自由度机械手臂实现远程控制，让机械手臂作出和模拟机械手一致的动作。

1 WDD35D4简介

WDD35D4角度传感器是一个高精度、标称阻值为1～5k的电位器。WDD35D4电位器具备连续旋转功能，其滑动端与导电塑料接触，实现角度—电压的交换。

WDD35D4广泛使用于军事、航空、汽车、医药、测量、机器人、原子能等领域，采用先进的精密位移传感器生产工艺制造，产品中关键部件及主要原材料是从日本、美国等国家进口，产品测试仪器仪表及关键生产设备是从美国、英国、日本等国引进，具有线性度好、精密度高、分辨力高、平滑性优良、动态噪声小、机械寿命长等优良性能。

WDD35D4的功能是把角度机械位移量转换成电信号。它的本质是一个滑线变阻器。滑线变阻器的基体固定在传感器的内部，滑线变阻器的电刷通过机械装置和被测物体相连。滑线变阻器的基体连接直流稳态电压，允许流过微安培的小电流，当被测物体移动时，电刷在变阻器滑轨上移动，通过电刷在圆盘形滑线变阻器的基体上的角位移来测量不同的阻值，电刷和输出端之间的电压，和电刷在圆盘形滑线变阻器的基体上滑过的角度成正比。采用分压电路来实现对角位移的检测可以避免由于温度影响引起电阻值变化产生的干扰。

WDD35D4的结构示意图如图1所示。旋转角度传感器转轴时，其电阻值随之改变，当转轴转动360度后，电阻值与旋转前的相等。因此，可通过读取电阻值的大小来计算旋转的角度。

2 测量电路设计

本设计主要通过模拟机械手来控制机械手臂。模拟机械手的6个关节由6个WDD35D4构成。移动模拟机械手时，WDD35D4的滑动臂随之滑动，通过分压电路将输出电压送至单片机C8051F020，单片机C8051F020具有8路AD转换通道，6个WDD35D4的输出直接送给6路转换通道，单片机准确地读取模拟机械手上六个线性电阻输出的电压值，并对数据进行处理，再经无线模块将数据传送给接收机，使机械手做出相应动作。当转轴转动360度后，电阻值与旋转前的相等。6个WDD35D4的测量转换电路如图2所示。

3 角位移采集软件设计

6个WDD35D4的输出和单片机C8051F020 P1口的六个通道相连，单片机进行数据采集时，首先对P1口的六个通道进行初始化，然后采集6个WDD35D4的输出电压值，加密后经过操作台无线传输器NRF905发送。然后由救援车无线传输器NRF905接收解密，经过数据处理，解整舵机，使线性电位器角度和舵机动作角度1：1对应，然后舵机动作，驱动机械手臂做出和模拟机械臂一样的动作。

程序设计流程图如图3所示。

本设计已经制作成实物，完全可以实现通过手动操作由6个WDD35D4制成的模拟机械手来控制六自由度的机械手臂作出一致的动作。

[参考文献]

[1]周航慈.单片机应用程序设计技术[M].北京：北京航空航天大学出版社.2010.

[2]王亚峰，何晓辉.新型传感器技术及应用[M].北京：中国计量出版社.2009.