上下料機(jī)械手運(yùn)動(dòng)控制裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種上下料機(jī)械手運(yùn)動(dòng)控制裝置，包括主控制模塊、運(yùn)動(dòng)控制模塊以及用于手持設(shè)備上的人機(jī)交互模塊，所述主控制模塊與運(yùn)動(dòng)控制模塊通過AHB系統(tǒng)總線連接，所述主控制模塊與人機(jī)交互模塊通過RS232串口連接。人機(jī)交互模塊使用另一塊STM32微處理器快速處理按鍵值，完成與主STM32微處理器的短距離通信，并快速送顯。本發(fā)明提出的基于ARM核的STM32微處理器的機(jī)械手運(yùn)動(dòng)控制裝置提高了控制電機(jī)的脈沖發(fā)送速度，作業(yè)效率大大提升，并能短距離通過手持設(shè)備進(jìn)行操控，方便快捷。
【專利說明】上下料機(jī)械手運(yùn)動(dòng)控制裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種多軸高速高精度協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)并實(shí)現(xiàn)機(jī)械手的精確定位與抓取的上下料機(jī)械手運(yùn)動(dòng)控制裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]機(jī)械手能模仿人手臂的某些動(dòng)作功能，用以按固定程序抓取、搬運(yùn)物件或操作工具的自動(dòng)操作裝置。它可代替人的繁重勞動(dòng)以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的機(jī)械化和自動(dòng)化，能在有害環(huán)境下操作以保護(hù)人身安全。它對(duì)提高產(chǎn)品質(zhì)量，提高生產(chǎn)效率和改善勞動(dòng)條件起著十分重要的作用，廣泛應(yīng)用于機(jī)械制造、冶金、電子、輕工和原子能等部門。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]()要解決的技術(shù)問題
[0004]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種上下料機(jī)械手運(yùn)動(dòng)控制裝置，旨在提高其速度與精度，簡化控制系統(tǒng)，便捷操控，提高效率。
[0005]( 二)技術(shù)方案
[0006]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案如下:
[0007]一種上下料機(jī)械手運(yùn)動(dòng)控制裝置，包括主控制模塊、運(yùn)動(dòng)控制模塊以及用于手持設(shè)備上的人機(jī)交互模塊，所述主控制模塊與運(yùn)動(dòng)控制模塊通過AHB系統(tǒng)總線連接，所述主控制模塊與人機(jī)交互模塊通過RS232串口連接；
[0008]所述主控制模塊包括STM32F103主控制器(I)、外擴(kuò)存儲(chǔ)器(6)以及外圍設(shè)備，所述STM32F103主控制器(I)連接所述外擴(kuò)存儲(chǔ)器(6)和外圍設(shè)備；
[0009]所述運(yùn)動(dòng)控制模塊包括四軸運(yùn)動(dòng)控制芯片(2)、伺服電機(jī)(12)、運(yùn)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)(13)以及反饋信號(hào)模塊(14)，所述四軸運(yùn)動(dòng)控制芯片(2)通過所述伺服電機(jī)(12)控制所述運(yùn)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)(13)，所述運(yùn)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)(13)通過所述反饋信號(hào)模塊(14)反饋于所述四軸運(yùn)動(dòng)控制芯片(2);
[0010]所述人機(jī)交互模塊包括STM32F103從控制器(3)、液晶顯示板(9)、按鍵芯片(10)以及按鍵陣列(11)，所述3了102?103從控制器(3)分別連接所述液晶顯示板(9)和按鍵芯片(10)，所述按鍵芯片(10)連接所述按鍵陣列(11)。
[0011]其中，所述外圍設(shè)備包括氣動(dòng)單元驅(qū)動(dòng)電路(5)、USB/SD卡接口⑶及狀態(tài)指示模塊(7)，所述STM32F103主控制器(I)通過AHB系統(tǒng)總線連接所述外圍設(shè)備。
[0012]其中，所述運(yùn)動(dòng)控制模塊還包括交流伺服驅(qū)動(dòng)器(4)，所述四軸運(yùn)動(dòng)控制芯片(2)通過交流伺服驅(qū)動(dòng)器(4)與所述伺服電機(jī)(12)連接。
[0013]其中，所述STM32 F103從控制器(3)通過AHB系統(tǒng)總線與所述液晶顯示板(9)以及按鍵芯片(10)連接。
[0014]其中，所述手持設(shè)備通過所述按鍵陣列(11)讀取鍵值，從而對(duì)所述STM32F103主控制器(I)發(fā)送不同的控制命令編碼。[0015](三)有益效果
[0016]本發(fā)明相比較與現(xiàn)有技術(shù)，其具有以下有益效果:
[0017]1、人機(jī)交互模塊使用另一塊STM32微處理器快速處理按鍵值，完成與主STM32微處理器的短距離通信，并快速送顯。本發(fā)明提出的基于ARM核的STM32微處理器的機(jī)械手運(yùn)動(dòng)控制裝置提高了控制電機(jī)的脈沖發(fā)送速度，作業(yè)效率大大提升，并能短距離通過手持設(shè)備進(jìn)行操控，方便快捷。
[0018]2、所述手持設(shè)備的加入，減輕了 STM32F103主控制器的數(shù)據(jù)處理量，同時(shí)提高了按鍵偵測的準(zhǔn)確率，減少了程序代碼，是系統(tǒng)更加穩(wěn)定。由于手持設(shè)備的移動(dòng)特性，也使對(duì)機(jī)械手的操作更加方便。
[0019]3、所述主控制模塊采用的STM32F103主控制器增加示教功能，在手持設(shè)備上選中示教功能后，可通過按鍵陣列調(diào)整各軸運(yùn)動(dòng)參數(shù)，進(jìn)而保存下來，待下次開機(jī)后，即可按照上述參數(shù)使機(jī)械手自動(dòng)運(yùn)行；增加示教功能后，使機(jī)械手的適應(yīng)性更好，可以針對(duì)不同的加工部件規(guī)劃出不同的運(yùn)動(dòng)軌跡。
[0020]4、所述運(yùn)動(dòng)控制模塊采用專用的四軸運(yùn)動(dòng)控制芯片相比于PLC控制提高了脈沖的發(fā)送速度，使系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)的速度大大提高。并在在運(yùn)動(dòng)過程中，電機(jī)編碼器實(shí)時(shí)的檢測電機(jī)運(yùn)行位置，并將電機(jī)當(dāng)前運(yùn)行位置實(shí)時(shí)反饋給所述四軸運(yùn)動(dòng)控制芯片，所述四軸運(yùn)動(dòng)控制芯片根據(jù)所述編碼器反饋位置信號(hào)調(diào)整其運(yùn)動(dòng)算法，從而使所述運(yùn)動(dòng)能夠進(jìn)行精確的定位運(yùn)動(dòng)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]圖1是本發(fā)明的上下料機(jī)械手運(yùn)動(dòng)控制裝置的示意圖；
[0022]圖2是本發(fā)明的上下料機(jī)械手運(yùn)動(dòng)控制裝置的示教功能流程圖；
[0023]圖3是本發(fā)明的上下料機(jī)械手運(yùn)動(dòng)控制裝置的運(yùn)動(dòng)控制流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0024]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步詳細(xì)描述。以下實(shí)施例用于說明本發(fā)明，但不用來限制本發(fā)明的范圍。
[0025]如圖1所示，一種上下料機(jī)械手運(yùn)動(dòng)控制裝置，包括主控制模塊、運(yùn)動(dòng)控制模塊以及用于手持設(shè)備上的人機(jī)交互模塊，所述主控制模塊與運(yùn)動(dòng)控制模塊通過AHB系統(tǒng)總線連接，所述主控制模塊與人機(jī)交互模塊通過RS232串口連接；
[0026]所述主控制模塊包括STM32F103主控制器1、外擴(kuò)存儲(chǔ)器6以及外圍設(shè)備，所述STM32F103主控制器I連接所述外擴(kuò)存儲(chǔ)器6和外圍設(shè)備；
[0027]所述運(yùn)動(dòng)控制模塊包括四軸運(yùn)動(dòng)控制芯片2、伺服電機(jī)12、運(yùn)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)13以及反饋信號(hào)模塊14，所述四軸運(yùn)動(dòng)控制芯片2通過所述伺服電機(jī)12控制所述運(yùn)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)13，所述運(yùn)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)13通過所述反饋信號(hào)模塊14反饋于所述四軸運(yùn)動(dòng)控制芯片2 ；
[0028]所述人機(jī)交互模塊包括STM32F103從控制器3、液晶顯示板9、按鍵芯片10以及按鍵陣列11，所述STM32F103從控制器3分別連接所述液晶顯示板9和按鍵芯片10，所述按鍵芯片10連接所述按鍵陣列11。
[0029]所述外圍設(shè)備包括氣動(dòng)單元驅(qū)動(dòng)電路5、USB/SD卡接口 8及狀態(tài)指示模塊7,所述STM32F103主控制器I通過AHB系統(tǒng)總線連接所述外圍設(shè)備。
[0030]所述運(yùn)動(dòng)控制模塊還包括交流伺服驅(qū)動(dòng)器4，所述四軸運(yùn)動(dòng)控制芯片2通過交流伺服驅(qū)動(dòng)器4與所述伺服電機(jī)12連接。
[0031]所述STM32F103從控制器3通過AHB系統(tǒng)總線與所述液晶顯示板9以及按鍵芯片10連接。
[0032]所述手持設(shè)備通過所述按鍵陣列11讀取鍵值，從而對(duì)所述STM32F103主控制器I發(fā)送不同的控制命令編碼。
[0033]通過AHB系統(tǒng)總線連接，可以提高其數(shù)據(jù)傳遞速度。
[0034]所述主控制模塊與人機(jī)交互模塊通過RS232串口連接，用于傳遞命令和系統(tǒng)狀態(tài)參數(shù)。
[0035]所述STM32F103從控制器3與所述按鍵芯片10連接，所述按鍵芯片10用于驅(qū)動(dòng)所述按鍵陣列11，將按鍵值傳遞給從STM32F103從控制器3，并由其將按鍵值反饋給STM32F103主控制芯片1，STM32F103主控制芯片I做出處理后，發(fā)送處理結(jié)果到各個(gè)模塊。STM32F103從控制器接收到處理結(jié)果后，通過其連接的液晶顯示板9顯示出處理結(jié)果。
[0036]所述四軸運(yùn)動(dòng)控制芯片2用于軌跡的規(guī)劃及運(yùn)算，接受STM32F103主控制芯片I命令，發(fā)出高速脈沖到交流伺服驅(qū)動(dòng)器4，進(jìn)而驅(qū)動(dòng)X軸伺服電機(jī)、Y軸伺服電機(jī)、Z軸伺服電機(jī)以及P軸伺服電機(jī)。
[0037]所述USB/SD卡接口 8為系統(tǒng)擴(kuò)展，在程序運(yùn)行錯(cuò)誤或需調(diào)整時(shí)使用。所述外擴(kuò)存儲(chǔ)器6用于存儲(chǔ)系統(tǒng)程序或一些大量數(shù)據(jù)資料。
[0038]圖2所示為示教功能流程圖。進(jìn)入示教模式后，通過按鍵和顯示屏，選中某個(gè)軸的電機(jī)。之后在線調(diào)整參數(shù)，同時(shí)觀察機(jī)械手的運(yùn)行軌跡是否達(dá)到預(yù)期位置，達(dá)到要求后確定并返回。以此類推，直到機(jī)械手運(yùn)動(dòng)達(dá)到要求。在此過程中，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)記錄各個(gè)軸的運(yùn)動(dòng)參數(shù)，待下次運(yùn)動(dòng)時(shí)可直接調(diào)用這些參數(shù)，使機(jī)械手自動(dòng)運(yùn)動(dòng)。通過示教，可以大大增加機(jī)械手的適應(yīng)性，只要在機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)空間內(nèi)，均可使用，并且通過手持設(shè)備來調(diào)整參數(shù)使調(diào)整更加方便直觀。
[0039]圖3所示為運(yùn)動(dòng)控制流程圖。用戶用手持設(shè)備通過按鍵陣列向主控制器發(fā)送控制命令，主控制器根據(jù)傳來的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，進(jìn)而配置運(yùn)動(dòng)參數(shù)，向運(yùn)動(dòng)控制模塊發(fā)出脈沖。運(yùn)動(dòng)控制模塊通過交流伺服驅(qū)動(dòng)器、伺服電機(jī)等來驅(qū)動(dòng)運(yùn)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，完成各個(gè)軸的動(dòng)作。在此過程中，報(bào)警、限位、位置信息等傳感器信號(hào)反饋給主控制器，主控制器對(duì)這些信號(hào)的處理結(jié)果傳遞給手持設(shè)備上的從控制器，進(jìn)而實(shí)時(shí)顯示在液晶顯示板上。
[0040]以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明技術(shù)原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種上下料機(jī)械手運(yùn)動(dòng)控制裝置，其特征在于:包括主控制模塊、運(yùn)動(dòng)控制模塊以及用于手持設(shè)備上的人機(jī)交互模塊，所述主控制模塊與運(yùn)動(dòng)控制模塊通過AHB系統(tǒng)總線連接，所述主控制模塊與人機(jī)交互模塊通過RS232串口連接； 所述主控制模塊包括STM32F103主控制器(I)、外擴(kuò)存儲(chǔ)器(6)以及外圍設(shè)備，所述STM32F103主控制器(I)連接所述外擴(kuò)存儲(chǔ)器(6)和外圍設(shè)備； 所述運(yùn)動(dòng)控制模塊包括四軸運(yùn)動(dòng)控制芯片(2)、伺服電機(jī)(12)、運(yùn)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)(13)以及反饋信號(hào)模塊(14)，所述四軸運(yùn)動(dòng)控制芯片(2)通過所述伺服電機(jī)(12)控制所述運(yùn)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)(13)，所述運(yùn)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)(13)通過所述反饋信號(hào)模塊(14)反饋于所述四軸運(yùn)動(dòng)控制芯片⑵； 所述人機(jī)交互模塊包括STM32F103從控制器(3)、液晶顯示板(9)、按鍵芯片(10)以及按鍵陣列(11)，所述3了102?103從控制器(3)分別連接所述液晶顯示板(9)和按鍵芯片(10)，所述按鍵芯片(10)連接所述按鍵陣列(11)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的上下料機(jī)械手運(yùn)動(dòng)控制裝置，其特征在于:所述外圍設(shè)備包括氣動(dòng)單元驅(qū)動(dòng)電路(5)、USB/SD卡接口(8)及狀態(tài)指示模塊(7)，所述STM32F103主控制器(I)通過AHB系統(tǒng)總線連接所述外圍設(shè)備。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的上下料機(jī)械手運(yùn)動(dòng)控制裝置，其特征在于:所述運(yùn)動(dòng)控制模塊還包括交流伺服驅(qū)動(dòng)器(4)，所述四軸運(yùn)動(dòng)控制芯片(2)通過交流伺服驅(qū)動(dòng)器(4)與所述伺服電機(jī)(12)連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的上下料機(jī)械手運(yùn)動(dòng)控制裝置，其特征在于:所述STM32F103從控制器⑶通過AHB系統(tǒng)總線與所述液晶顯示板(9)以及按鍵芯片(10)連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的上下料機(jī)械手運(yùn)動(dòng)控制裝置，其特征在于:所述手持設(shè)備通過所述按鍵陣列(11)讀取鍵值，從而對(duì)所述STM32F103主控制器(I)發(fā)送不同的控制命令編碼。
【文檔編號(hào)】B25J13/00GK103802116SQ201310021680
【公開日】2014年5月21日 申請(qǐng)日期:2013年1月17日 優(yōu)先權(quán)日:2013年1月17日
【發(fā)明者】葉曉東, 盧林林, 李志強(qiáng), 趙漢賓, 項(xiàng)瑩瑩 申請(qǐng)人:常州先進(jìn)制造技術(shù)研究所