專利名稱：一種上下料機(jī)械手運(yùn)動控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于運(yùn)動控制系統(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)動控制裝置。
背景技術(shù)：
機(jī)械手能模仿人手臂的某些動作功能，用以按固定程序抓取、搬運(yùn)物件或操作工具的自動操作裝置。它可代替人的繁重勞動以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的機(jī)械化和自動化，能在有害環(huán)境下操作以保護(hù)人身安全。它對提高產(chǎn)品質(zhì)量，提高生產(chǎn)效率和改善勞動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。

實(shí)用新型內(nèi)容(一)要解決的技術(shù)問題本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題是提供一種上下料機(jī)械手運(yùn)動控制裝置，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。( 二)技術(shù)方案為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案如下:一種上下料機(jī)械手運(yùn)動控制裝置，包括主控制模塊、運(yùn)動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)存儲器￠)以及外圍設(shè)備，所述STM32F103主控制器(I)連接所述外擴(kuò)存儲器(6)和外圍設(shè)備；所述運(yùn)動控制模塊包括四軸運(yùn)動控制芯片(2)、伺服電機(jī)(12)、運(yùn)動執(zhí)行機(jī)構(gòu)(13)以及反饋信號模塊(14)，所述四軸運(yùn)動控制芯片(2)通過所述伺服電機(jī)(12)控制所述運(yùn)動執(zhí)行機(jī)構(gòu)(13)，所述運(yùn)動執(zhí)行機(jī)構(gòu)(13)通過所述反饋信號模塊(14)反饋于所述四軸運(yùn)動控制芯片(2);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)。其中，所述外圍設(shè)備包括氣動單元驅(qū)動電路(5)、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。其中，所述運(yùn)動控制模塊還包括交流伺服驅(qū)動器(4)，所述四軸運(yùn)動控制芯片(2)通過交流伺服驅(qū)動器(4)與所述伺服電機(jī)(12)連接。其中，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。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)有益效果本實(shí)用新型相比較與現(xiàn)有技術(shù)，其具有以下有益效果: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。本實(shí)用新型提出的基于ARM核的STM32微處理器的機(jī)械手運(yùn)動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。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)備的移動特性，也使對機(jī)械手的操作更加方便。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，可以針對不同的加工部件規(guī)劃出不同的運(yùn)動軌跡。4、所述運(yùn)動控制模塊采用專用的四軸運(yùn)動控制芯片相比于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)動控制芯片，所述四軸運(yùn)動控制芯片根據(jù)所述編碼器反饋位置信號調(diào)整其運(yùn)動算法，從而使所述運(yùn)動能夠進(jìn)行精確的定位運(yùn)動。


圖1是本實(shí)用新型的一種上下料機(jī)械手運(yùn)動控制裝置的示意圖；圖2是本實(shí)用新型的一種上下料機(jī)械手運(yùn)動控制裝置的示教功能流程圖；圖3是本實(shí)用新型的一種上下料機(jī)械手運(yùn)動控制裝置的運(yùn)動控制流程圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例，對本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式
作進(jìn)一步詳細(xì)描述。以下實(shí)施例用于說明本實(shí)用新型，但不用來限制本實(shí)用新型的范圍。如圖1所示，一種上下料機(jī)械手運(yùn)動控制裝置，包括主控制模塊、運(yùn)動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1、外擴(kuò)存儲器6以及外圍設(shè)備，所述STM32F103主控制器I連接所述外擴(kuò)存儲器6和外圍設(shè)備；所述運(yùn)動控制模塊包括四軸運(yùn)動控制芯片2、伺服電機(jī)12、運(yùn)動執(zhí)行機(jī)構(gòu)13以及反饋信號模塊14，所述四軸運(yùn)動控制芯片2通過所述伺服電機(jī)12控制所述運(yùn)動執(zhí)行機(jī)構(gòu)13，所述運(yùn)動執(zhí)行機(jī)構(gòu)13通過所述反饋信號模塊14反饋于所述四軸運(yùn)動控制芯片2 ；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。所述外圍設(shè)備包括氣動單元驅(qū)動電路5、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。所述運(yùn)動控制模塊還包括交流伺服驅(qū)動器4，所述四軸運(yùn)動控制芯片2通過交流伺服驅(qū)動器4與所述伺服電機(jī)12連接。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。所述手持設(shè)備通過所述按鍵陣列11讀取鍵值從而對所述STM32F103主控制器I發(fā)送不同的控制命令編碼。通過AHB系統(tǒng)總線連接，可以提高其數(shù)據(jù)傳遞速度。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)。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。所述四軸運(yùn)動控制芯片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)動器4，進(jìn)而驅(qū)動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)。所述SD卡接口 8為系統(tǒng)擴(kuò)展，在程序運(yùn)行錯誤或需調(diào)整時(shí)使用。所述外擴(kuò)存儲器6用于存儲系統(tǒng)程序或一些大量數(shù)據(jù)資料。
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)動達(dá)到要求。在此過程中，系統(tǒng)會自動記錄各個軸的運(yùn)動參數(shù)，待下次運(yùn)動時(shí)可直接調(diào)用這些參數(shù)，使機(jī)械手自動運(yùn)動。通過示數(shù)，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。圖3所示為運(yùn)動控制流程圖。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)動參數(shù)，向運(yùn)動控制模塊發(fā)出脈沖。運(yùn)動控制模塊通過交流伺服驅(qū)動器、伺服電機(jī)等來驅(qū)動運(yùn)動執(zhí)行機(jī)構(gòu)，完成各個軸的動作。在此過程中，報(bào)警、限位、位置信息等傳感器信號反饋給主控制器，主控制器對這些信號的處理結(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。以上所述僅是本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實(shí)用新型技術(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)視為本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求1.一種上下料機(jī)械手運(yùn)動控制裝置，其特征在于:包括主控制模塊、運(yùn)動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)存儲器￠)以及外圍設(shè)備，所述STM32F103主控制器(I)連接所述外擴(kuò)存儲器(6)和外圍設(shè)備； 所述運(yùn)動控制模塊包括四軸運(yùn)動控制芯片(2)、伺服電機(jī)(12)、運(yùn)動執(zhí)行機(jī)構(gòu)(13)以及反饋信號模塊(14)，所述四軸運(yùn)動控制芯片(2)通過所述伺服電機(jī)(12)控制所述運(yùn)動執(zhí)行機(jī)構(gòu)(13)，所述運(yùn)動執(zhí)行機(jī)構(gòu)(13)通過所述反饋信號模塊(14)反饋于所述四軸運(yùn)動控制芯片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)動控制裝置，其特征在于:所述外圍設(shè)備包括氣動單元驅(qū)動電路(5)、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。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的上下料機(jī)械手運(yùn)動控制裝置，其特征在于:所述運(yùn)動控制模塊還包括交流伺服驅(qū)動器(4)，所述四軸運(yùn)動控制芯片(2)通過交流伺服驅(qū)動器(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，從而對所述STM32F103主控制器(I)發(fā)送不同的控制命令 編碼。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種上下料機(jī)械手運(yùn)動控制裝置，包括主控制模塊、運(yùn)動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。本實(shí)用新型提出的基于ARM核的STM32微處理器的機(jī)械手運(yùn)動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。
文檔編號B25J13/00GK203109951SQ201320030998
公開日2013年8月7日 申請日期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 申請人:常州先進(jìn)制造技術(shù)研究所