專利名稱：一種上下料機械手運動控制裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于運動控制系統技術領域，具體涉及一種多軸高速高精度協調運動并實現機械手的精確定位與抓取的上下料機械手運動控制裝置。
背景技術：
機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現生產的機械化和自動化，能在有害環境下操作以保護人身安全。它對提高產品質量，提高生產效率和改善勞動條件起著十分重要的作用，廣泛應用于機械制造、冶金、電子、輕工和原子能等部門。
實用新型內容(一)要解決的技術問題本實用新型要解決的技術問題是提供一種上下料機械手運動控制裝置，旨在提高其速度與精度，簡化控制系統，便捷操控，提高效率。( 二)技術方案為解決上述技術問題，本實用新型所采用的技術方案如下:一種上下料機械手運動控制裝置，包括主控制模塊、運動控制模塊以及用于手持設備上的人機交互模塊，所述主控制模塊與運動控制模塊通過AHB系統總線連接，所述主控制模塊與人機 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)、外擴存儲器￠)以及外圍設備，所述STM32F103主控制器(I)連接所述外擴存儲器(6)和外圍設備；所述運動控制模塊包括四軸運動控制芯片(2)、伺服電機(12)、運動執行機構(13)以及反饋信號模塊(14)，所述四軸運動控制芯片(2)通過所述伺服電機(12)控制所述運動執行機構(13)，所述運動執行機構(13)通過所述反饋信號模塊(14)反饋于所述四軸運動控制芯片(2);所述人機交互模塊包括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，所述外圍設備包括氣動單元驅動電路(5)、SD卡接口(8)及狀態指示模塊
(7)，所述STM32F103主控制器(I)通過AHB系統總線連接所述外圍設備。其中，所述運動控制模塊還包括交流伺服驅動器(4)，所述四軸運動控制芯片(2)通過交流伺服驅動器(4)與所述伺服電機(12)連接。其中，所述STM32F103從控制器(3)通過AHB系統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)發送不同的控制命令編碼。[0015](三)有益效果本實用新型相比較與現有技術，其具有以下有益效果:1、人機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。本實用新型提出的基于ARM核的STM32微處理器的機械手運動控制裝置提高了控制電機的脈沖發送速度，作業效率大大提升，并能短距離通過手持設備進行操控，方便快捷。2、所述手持設備的加入，減輕了 STM32F103主控制器的數據處理量，同時提高了按鍵偵測的準確率，減少了程序代碼，是系統更加穩定。由于手持設備的移動特性，也使對機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，在手持設備上選中示教功能后，可通過按鍵陣列調整各軸運動參數，進而保存下來，待下次開機后，即可按照上述參數使機械手自動運行；增加示教功能后，使機械手的適應性更好，可以針對不同的加工部件規劃出不同的運動軌跡。4、所述運動控制模塊采用專用的四軸運動控制芯片相比于PLC控制提高了脈沖的發送速度，使系統運行時的速度大大提高。并在在運動過程中，電機編碼器實時的檢測電機運行位置，并將電機當前運行位置實時反饋給所述四軸運動控制芯片，所述四軸運動控制芯片根據所述編碼器反饋位置信號調整其運動算法，從而使所述運動能夠進行精確的定位運動。
圖1是本實用新型的一種上下料機械手運動控制裝置的示意圖；圖2是本實用新型的一種上下料機械手運動控制裝置的示教功能流程圖；圖3是本實用新型的一種上下料機械手運動控制裝置的運動控制流程圖。
具體實施方式
以下結合附圖和實施例，對本實用新型的具體實施方式
作進一步詳細描述。以下實施例用于說明本實用新型，但不用來限制本實用新型的范圍。如圖1所示，一種上下料機械手運動控制裝置，包括主控制模塊、運動控制模塊以及用于手持設備上的人機交互模塊，所述主控制模塊與運動控制模塊通過AHB系統總線連接，所述主控制模塊與人機交互模塊通過RS232串口連接；所述主控制模塊包括STM32F103主控制器1、外擴存儲器6以及外圍設備，所述STM32F103主控制器I連接所述外擴存儲器6和外圍設備；所述運動控制模塊包括四軸運動控制芯片2、伺服電機12、運動執行機構13以及反饋信號模塊14，所述四軸運動控制芯片2通過所述伺服電機12控制所述運動執行機構13，所述運動執行機構13通過所述反饋信號模塊14反饋于所述四軸運動控制芯片2 ；所述人機交互模塊包括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。所述外圍設備包括氣動單元驅動電路5、SD卡接口 8及狀態指示模塊7,所述STM32F103主控制器I通過AHB系統總線連接所述外圍設備。所述運動控制模塊還包括交流伺服驅動器4，所述四軸運動控制芯片2通過交流伺服驅動器4與所述伺服電機12連接。所述STM32F103從控制器3通過AHB系統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發送不同的控制命令編碼。通過AHB系統總線連接，可以提高其數據傳遞速度。所述主控制模塊與人機交互模塊通過RS232串口連接，用于傳遞命令和系統狀態參數。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，發送處理結果到各個模塊。STM32F103從控制器接收到處理結果后，通過其連接的液晶顯示板9顯示出處理結果。所述四軸運動控制芯片2用于軌跡的規劃及運算，接受STM32F103主控制芯片I命令，發出高速脈沖到交流伺服驅動器4，進而驅動X軸伺服電機、Y軸伺服電機、Z軸伺服電機以及P軸伺服電機。所述SD卡接口 8為系統擴展，在程序運行錯誤或需調整時使用。所述外擴存儲器6用于存儲系統程序或一些大量數據資料。
圖2所示為示教功能流程圖。進入示教模式后，通過按鍵和顯示屏，選中某個軸的電機。之后在線調整參數，同時觀察機械手的運行軌跡是否達到預期位置，達到要求后確定并返回。以此類推，直到機械手運動達到要求。在此過程中，系統會自動記錄各個軸的運動參數，待下次運動時可直接調用這些參數，使機械手自動運動。通過示數，可以大大增加機械手的適應性，只要在機械手的運動空間內，均可使用，并且通過手持設備來調整參數使調整更加方便直觀。圖3所示為運動控制流程圖。用戶用手持設備通過按鍵陣列向主控制器發送控制命令，主控制器根據傳來的數據進行分析處理，進而配置運動參數，向運動控制模塊發出脈沖。運動控制模塊通過交流伺服驅動器、伺服電機等來驅動運動執行機構，完成各個軸的動作。在此過程中，報警、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果傳遞給手持設備上的從控制器，進而實時顯示在液晶顯示板上。以上所述僅是本實用新型的優選實施方式，應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型技術原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本實用新型的保護范圍。
權利要求1.一種上下料機械手運動控制裝置，其特征在于:包括主控制模塊、運動控制模塊以及用于手持設備上的人機交互模塊，所述主控制模塊與運動控制模塊通過AHB系統總線連接，所述主控制模塊與人機交互模塊通過RS232串口連接； 所述主控制模塊包括STM32F103主控制器(I)、外擴存儲器￠)以及外圍設備，所述STM32F103主控制器(I)連接所述外擴存儲器(6)和外圍設備； 所述運動控制模塊包括四軸運動控制芯片(2)、伺服電機(12)、運動執行機構(13)以及反饋信號模塊(14)，所述四軸運動控制芯片(2)通過所述伺服電機(12)控制所述運動執行機構(13)，所述運動執行機構(13)通過所述反饋信號模塊(14)反饋于所述四軸運動控制芯片⑵； 所述人機交互模塊包括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.根據權利要求1所述的上下料機械手運動控制裝置，其特征在于:所述外圍設備包括氣動單元驅動電路(5)、SD卡接口⑶及狀態指示模塊(7)，所述STM32F103主控制器(I)通過AHB系統總線連接所述外圍設備。
3.根據權利要求1所述的上下料機械手運動控制裝置，其特征在于:所述運動控制模塊還包括交流伺服驅動器(4)，所述四軸運動控制芯片(2)通過交流伺服驅動器(4)與所述伺服電機(12)連接。
4.根據權利要求1所述的上下料機械手運動控制裝置，其特征在于:所述STM32F103從控制器⑶通過AHB系統總線與所述液晶顯示板(9)以及按鍵芯片(10)連接。
5.根據權利要求4所述的上下料機械手運動控制裝置，其特征在于:所述手持設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)發送不同的控制命令 編碼。
專利摘要本實用新型公開了一種上下料機械手運動控制裝置，包括主控制模塊、運動控制模塊以及用于手持設備上的人機交互模塊，所述主控制模塊與運動控制模塊通過AHB系統總線連接，所述主控制模塊與人機交互模塊通過RS232串口連接。人機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。本實用新型提出的基于ARM核的STM32微處理器的機械手運動控制裝置提高了控制電機的脈沖發送速度，作業效率大大提升，并能短距離通過手持設備進行操控，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 優先權日2013年1月17日
發明者葉曉東, 盧林林, 李志強, 趙漢賓, 項瑩瑩 申請人:常州先進制造技術研究所