一種機器人數字舵機的控制裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及機器人舵機技術領域，具體涉及一種機器人數字舵機的控制裝置。
【背景技術】
[0002]隨著自動化設備應用的發展，舵機的應用領域越來越廣泛。各種應用場合對舵機的體積、扭矩、控制方式、結構兼容性等方面的要求越來越高。傳統的數字舵機和模擬舵機因扭矩大，導致其體積也很大，給安裝和結構布置帶來更多的局限性；而體積小的舵機其扭矩有限，在很多領域的應用受到限制。為此，體積小、輸出扭矩大、集成度高的機器人數字舵機的控制裝置是當前機器人數字舵機發展的新方向。而傳統的舵機直接通過PWM波來控制直流電機，其中PWM信號為舵機的控制信號，通過PWM占空比的變化來改變舵機的輸出位置。具體為PWM信號進入信號解調電路進行解調后獲得一個直流偏置電壓，直流偏置電壓與電位器的電壓進行比較，獲得電壓差并輸出到直流電機驅動電路以驅動電機轉動；通過多級減速齒輪帶動電位器轉動，直到電壓差為零，直流電機則停止轉動。但現有的機器人數字舵機的控制裝置沒有全面的閉環控制系統，導致數字舵機的控制穩定性較差、可靠性低。此外，現有的機器人數字舵機控制裝置大多采用集中式控制，各舵機分別從上位控制器獲得控制信號和電源信號，當舵機數量較多時，上位控制器引線多，布線復雜，接口繁多，且引線之間的干擾嚴重，此外接口繁多使數字舵機的控制系統小型化收到很大限制。
【實用新型內容】
[0003]本實用新型的目的是克服現有技術的不足和缺陷，提供一種機器人數字舵機的控制裝置，可靠性好、體積小，且結構簡單。
[0004]本實用新型的目的是通過以下技術方案來實現的:一種機器人數字舵機的控制裝置，包括電流傳感模塊、角度傳感模塊、電壓傳感模塊及依次連接的系統電源模塊、電壓轉換模塊、微處理器、PWM控制模塊、H橋驅動模塊、無刷直流電機、減速機構，所述系統電源模塊還與H橋驅動模塊連接；所述微處理器還通過異步串行總線接口與上位控制器連接，并接收上位控制器的控制信號；所述電流傳感模塊檢測H橋驅動模塊的輸出電流并反饋至微處理器；所述角度傳感模塊檢測減速機構的輸出角度并反饋至微處理器；所述電壓傳感模塊檢測系統電源模塊的輸出電壓并傳輸至微處理器；所述微處理器根據上位控制器的控制信號、H橋驅動模塊的輸出電流、減速機構的輸出角度及系統電源模塊的輸入電壓輸出相應的控制指令到PWM控制模塊。
[0005]進一步地，所述機器人數字舵機的控制裝置還包括與微處理器連接的溫度傳感器。
[0006]進一步地，所述機器人數字舵機的控制裝置還包括與微處理器連接的LED狀態指示燈，用于指示控制裝置的工作狀態。
[0007]進一步地，所述PWM控制模塊包括555芯片、電容C2，電容C2的一端接參考電壓，另一端分別接555芯片的THRS引腳、TRIG引腳、二極管Dl的正極及二極管D2的負極；二極管D2的正極與555芯片的DIS引腳連接；二極管Dl的負極與555芯片的DIS引腳連接，并依次串聯電阻R2、電阻Rl后與供電電源正極連接；供電電源正極分別接555芯片的Vcc引腳、RTS引腳；555芯片的OUT引腳作為PWM控制模塊的輸出端輸出PWM控制信號；555芯片的CV引腳串聯電容Cl后接微處理器的輸出控制端。
[0008]本實用新型的工作原理如下:
[0009]所述系統電源模塊與H橋驅動模塊連接，為無刷直流電機供電，同時經電壓轉換模塊轉換后為微處理器供電；所述微處理器通過異步串行總線與上位控制器信息交互，接收上位控制器的控制指令，并將舵機的狀態上傳至上位控制器；所述微處理器根據角度傳感模塊反饋的減速機構的輸出角度、電壓傳感模塊反饋的系統電源模塊的輸出電壓、電流傳感模塊反饋的H橋驅動模塊的輸出電流及上位控制器的控制信號輸出相應的控制指令到PWM控制模塊，PWM控制模塊根據微處理器的控制指令輸出PWM控制信號控制H橋驅動模塊，進而通過H橋驅動模塊驅動無刷直流電機。
[0010]本實用新型相比現有技術包括以下優點及有益效果:
[0011](I)本實用新型的微處理器通過異步串行總線接口與上位控制器連接，各舵機形成鏈型，提高控制系統的擴展性、上位控制器的接口少、布線簡單，且各舵機之間不產生相互干擾，獨立性好。
[0012](2)所述電流傳感模塊將H橋驅動模塊的輸出電流反饋到微處理器，電壓傳感模塊將系統電源模塊的輸入電壓輸入至微處理器，角度傳感模塊將減速機構的輸出角度反饋至微處理器，形成一全面的閉環控制，大大提高控制裝置的穩定性和可靠性。
[0013](3)采用555芯片產生PWM控制信號控制H橋驅動模塊，從而實現對無刷直流電機的控制，一方面該PWM控制模塊結構簡單，實現成本低；另一方面該PWM控制模塊有效避免信號抖動產生的誤操作，提高機器人數字舵機的控制裝置的性能。
【附圖說明】
[0014]圖1為本實用新型實施例中的電路原理框圖；
[0015]圖2為本實用新型實施例中PWM控制電路的電路原理圖。
【具體實施方式】
[0016]下面結合實施例及附圖對本實用新型作進一步詳細的描述，但本實用新型的實施方式不限于此。
[0017]實施例
[0018]如圖1所示，一種機器人數字舵機的控制裝置，包括電流傳感模塊、角度傳感模塊、電壓傳感模塊、溫度傳感器、LED狀態指示燈及依次連接的系統電源模塊、電壓轉換模塊、微處理器、PWM控制模塊、H橋驅動模塊、無刷直流電機、減速機構，所述溫度傳感器及LED狀態指示燈分別與微處理器連接；所述系統電源模塊還與H橋驅動模塊連接；所述微處理器還通過異步串行總線接口與上位控制器連接，并接收上位控制器的控制信號；所述電流傳感模塊檢測H橋驅動模塊的輸出電流并反饋至微處理器；所述角度傳感模塊檢測減速機構的輸出角度并反饋至微處理器；所述電壓傳感模塊檢測系統電源模塊的輸出電壓并傳輸至微處理器；所述微處理器根據上位控制器的控制信號、H橋驅動模塊的輸出電流、減速機構的輸出角度及系統電源模塊的輸入電壓輸出相應的控制指令到PWM控制模塊。所述電壓轉換模塊為5V電壓轉換模塊，將系統電源模塊的輸出電壓轉換為5V直流電壓后為微處理器供電。
[0019]所述系統電源模塊與H橋驅動模塊連接，為無刷直流電機供電，同時經電壓轉換模塊轉換后為微處理器供電；所述微處理器通過異步串行總線與上位控制器信息交互，接收上位控制器的控制指令，并將舵機的狀態上傳至上位控制器；所述微處理器根據角度傳感模塊反饋的減速機構的輸出角度、電壓傳感模塊反饋的系統電源模塊的輸出電壓、電流傳感模塊反饋的H橋驅動模塊的輸出電流及上位控制器的控制信號輸出相應的控制指令到PWM控制模塊，PWM控制模塊根據微處理器的控制指令輸出PWM控制信號控制H橋驅動模塊，進而通過H橋驅動模塊驅動無刷直流電機。
[0020]如圖2所示，在本實施例中，所述PWM控制模塊包括555芯片、電容C2，電容C2的一端接參考電壓，另一端分別接555芯片的THRS引腳、TRIG引腳、二極管Dl的正極及二極管D2的負極；二極管D2的正極與555芯片的DIS引腳連接；二極管Dl的負極與555芯片的DIS引腳連接，并依次串聯電阻R2、電阻Rl后與供電電源正極連接；供電電源正極分別接555芯片的Vcc引腳、RTS引腳；555芯片的OUT引腳作為PWM控制模塊的輸出端輸出PWM控制信號；555芯片的CV引腳串聯電容Cl后接微處理器的輸出控制端。
[0021]所述溫度傳感器實時檢測機器人數字舵機的控制裝置的溫度，當機器人數字舵機的控制裝置的溫度超過預設溫度閾值時，微處理器停止輸出控制指令，使無刷直流電機停止，實現機器人數字舵機的控制裝置的保護。
[0022]微處理器實時將機器人數字舵機的控制裝置的工作狀態通過LED狀態指示燈進行輸出顯示，方便使用者簡單、直接地獲知控制裝置的工作狀態。
[0023]所述機器人數字舵機的控制裝置還包括分別與微處理器連接的過壓保護單元、過載保護單元、欠壓保護單元。
[0024]以上所述實施例僅表達了本實用新型的實施方式，其描述較為具體和詳細，但并不能因此而理解為對本實用新型專利范圍的限制。應當指出的是，對于本領域的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬于本實用新型的保護范圍。因此，本實用新型專利的保護范圍應以所附權利要求為準。
【主權項】
1.一種機器人數字舵機的控制裝置，其特征在于:包括電流傳感模塊、角度傳感模塊、電壓傳感模塊及依次連接的系統電源模塊、電壓轉換模塊、微處理器、PWM控制模塊、H橋驅動模塊、無刷直流電機、減速機構，所述系統電源模塊還與H橋驅動模塊連接；所述微處理器還通過異步串行總線接口與上位控制器連接，并接收上位控制器的控制信號；所述電流傳感模塊檢測H橋驅動模塊的輸出電流并反饋至微處理器；所述角度傳感模塊檢測減速機構的輸出角度并反饋至微處理器；所述電壓傳感模塊檢測系統電源模塊的輸出電壓并傳輸至微處理器；所述微處理器根據上位控制器的控制信號、H橋驅動模塊的輸出電流、減速機構的輸出角度及系統電源模塊的輸入電壓輸出相應的控制指令到PWM控制模塊。
2.根據權利要求1所述的機器人數字舵機的控制裝置，其特征在于:所述機器人數字舵機的控制裝置還包括與微處理器連接的溫度傳感器。
3.根據權利要求1所述的機器人數字舵機的控制裝置，其特征在于:所述機器人數字舵機的控制裝置還包括與微處理器連接的LED狀態指示燈，用于指示控制裝置的工作狀??τ O
4.根據權利要求1至3任一項所述的機器人數字舵機的控制裝置，其特征在于:所述PWM控制模塊包括555芯片、電容C2，電容C2的一端接參考電壓，另一端分別接555芯片的THRS引腳、TRIG引腳、二極管Dl的正極及二極管D2的負極；二極管D2的正極與555芯片的DIS引腳連接；二極管Dl的負極與555芯片的DIS引腳連接，并依次串聯電阻R2、電阻Rl后與供電電源正極連接；供電電源正極分別接555芯片的Vcc引腳、RTS引腳；555芯片的OUT引腳作為PWM控制模塊的輸出端輸出PWM控制信號；555芯片的CV引腳串聯電容Cl后接微處理器的輸出控制端。
【專利摘要】本實用新型涉及一種機器人數字舵機的控制裝置，包括電流傳感模塊、角度傳感模塊、電壓傳感模塊及依次連接的系統電源模塊、電壓轉換模塊、微處理器、PWM控制模塊、H橋驅動模塊、無刷直流電機、減速機構，所述系統電源模塊還與H橋驅動模塊連接；所述微處理器還通過異步串行總線接口與上位控制器連接，并接收上位控制器的控制信號；所述微處理器根據上位控制器的控制信號、H橋驅動模塊的輸出電流、減速機構的輸出角度及系統電源模塊的輸入電壓輸出相應的控制指令到PWM控制模塊，形成一全面的閉環控制，大大提高控制裝置的穩定性和可靠性，且提高控制系統的擴展性、上位控制器的接口少、布線簡單，且各舵機之間不產生相互干擾，獨立性好。
【IPC分類】B25J17-02, B25J9-18
【公開號】CN204308952
【申請號】CN201420647164
【發明人】莫小紅
【申請人】惠州市工藤科技有限公司
【公開日】2015年5月6日
【申請日】2014年10月30日