夾爪的應用是機器人、機械手臂末端執行器，其穩定、高效、精準、科技化的特點，有效提高了各行各業生產效率，解決工業化精密運動控制的難題。電動夾爪通過電機、傳動系統、減速器及夾爪控制系統組成，兩端的夾爪可根據不同的夾持力，連續閉合和張開實際物體的夾取運動。

夾爪的原理

夾爪的開合運動的動力源，通常采用的是步進伺服、伺服電機和直流無刷電機，具有高響應的優勢。其原理是通過控制器控制電機的傳動、轉速及方向，讓夾爪夾取或者松開操作。可通過夾爪的位置、夾取速度及夾取的力度來實現夾爪的運動。

伺服電動夾爪控制

采用伺服電機傳動的夾爪，具有高精度的優勢。

1、位置控制

通過對伺服電機電流的位置閉環控制，控制夾爪在指定的位置上夾住物體。位置模式的閉環，可通過傳感器檢測夾爪的位置，然后計算出誤差值，再發送信號讓電機運動到精確的位置。

2、速度控制

通過對電機的轉速來精確控制。一般是在特別的運行場合，已知物體的大小規格并且是一致的情況下，通過閉環控制速檢測反饋，或開閉控制預設信號的方式，實現控制夾爪的運動速度。

3、扭矩（力矩）控制

通過夾取力度、夾取物體的力來控制夾爪的運動。閉環控制時通過傳感器檢測，或者開環控制下預設夾持力信號，實現夾取運動。

應用領域

1、工業自動化：工業自動化流水線生產多軸運動過程中，機械手臂末端夾爪的快速夾取及放置物體，提高效率及產能。

2、機器人：人工智能機器人模擬人工手部夾取物體運動，實現機器人仿人工自動化操作。

3、醫療領域：移液站移液設備，夾取液體運動，處理液體樣品的精密運動。也常用在實驗室、科研測試中。

4、大型物流倉儲：快速搬動大型貨物。

TMC精密運動控制方案

我們有整套電機結構和驅動模塊調試效果。(如下視頻)

1、步進伺服方案：TMC4361是一種步進電機伺服控制器，內置閉環算法+電流控制，可實現電機的力矩環、速度環、位置環控制。步進伺服具備成本低、扭矩高等特點，也常用于夾爪的應用中。該驅動器內置斜坡（曲線加減速）發生器，具有S形斜坡、SixPoint （六點斜坡）運動控制，允許運動過程中切換，避免電機加速過程中抖動、損耗電機等。此外，TMC4361A 提供 SPI 和 Step/Dir，以及用于閉環操作的編碼器接口。ChopSync（一種斬波模式），解決步進伺服低速運動的低頻振動的問題。

Trinamic步進電機閉環驅動高性價比方案的選擇：

01

TMC4361+TMC2130/TMC5130（小功率）

02

TMC4361+TMC2160/TMC5160/TMC2240（大功率）

2、伺服、直流無刷、空心杯及永磁同步電機方案：TMC4671是完全集成的伺服控制器，可為BLDC/PMSM和2相步進電機驅動以及DC電機和音圈提供磁場定向控制（FOC），所有控制功能均在硬件中實現。支持串口或者是CAN通信，通過TMCL-IDE上位機軟件進行設定的模式。以力矩值為例，通過軟件上傳指令，如設定最小電流/電大電流，電機工作時它的電流會在這最大值與最小值之間，負載越大電流值越大，當我們需要力控制的時候，我們可以通過編碼器反饋的值來進行設定一個合適的值，當外面的力達到所設定的值時，就會觸發一個輸出信號。

審核編輯：劉清