一種六自由度串聯機器人的控制系統的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及機器人控制系統技術領域,尤其是一種六自由度串聯機器人的控制系統。
【背景技術】
[0002]隨著機器人在各領域的發展、機器人系統的不斷升級,人們對機器人的控制要求也越來越高,既要保證機器人的控制精度,又要保證機器人控制的可靠性、安全性以及機器人應用場合的多樣化。
[0003]現有的六自由度串聯機器人控制系統大部分是封閉的,雖然這種機器人控制簡單,但只能針對特定的作業任務完成工作,而且每次應用機器人都要通過示教盒對其進行位置校正,不僅增加了機器人的操作復雜程度,控制的穩定性以及控制精度也難以保證,而且限制了機器人的應用領域。
【實用新型內容】
[0004]本實用新型的目的在于提供一種便于操作,能夠實現對機器人的實時控制,控制精度高的六自由度串聯機器人的控制系統。
[0005]為實現上述目的,本實用新型采用了以下技術方案:一種六自由度串聯機器人的控制系統,包括通過串口通信電路與上位機雙向通訊的主控制器,其輸出端分別與機器人手爪抓緊電路、驅動電路的輸入端相連,驅動電路的輸出端與安裝在機器人手臂各關節處的電機相連;安裝在機器人手臂各關節處的角度傳感器、安裝在機器人手爪處的壓力傳感器的信號輸出端均與模擬信號處理電路的輸入端相連,模擬信號處理電路的輸出端與主控制器的輸入端相連,所述主控制器采用MCF52259芯片。
[0006]所述驅動電路、電機的個數均為六個,所述角度傳感器的個數為六個,所述壓力傳感器的個數為一個,所述模擬信號處理電路的個數為七個。
[0007]所述串口通信電路采用電平轉換芯片ICL3232,其I腳通過電容C43與其3腳相連,其4腳通過電容C44與其5腳相連,其11、10、12、9腳分別與MCF52259芯片的18、16、15、17腳相連,其15腳接地,其6腳通過電容C46接地,其14、7、13、8腳分別與電感L2、L3、L4、L5的一端相連,電感L2、L3、L4、L5的另一端分別與RS232接口的8、2、7、3腳相連,RS232接口的11、10腳相連后通過電感L6接地;所述電感L2、L3、L4、L5、L6均為貼片式電感,所述電容C43、C44、C46均為貼片式電容。
[0008]所述驅動電路采用THB6064AH驅動芯片,其3、4、7、8、9、18、19、21、22腳分別與MCF52259 芯片的 108、109、120、122、123、126、127、11、121 腳相連;其 I 腳與發光二極管 D5的陰極相連,發光二極管D5的陽極通過電阻R13接+5V直流電;其15腳通過電阻R14接地;其16、14、12、10腳與電機的輸入端相連;其11腳通過電阻R19接地;其23腳通過電阻R15接地;其24腳分兩路輸出,一路接+5V直流電,另一路通過電容C27接地;其25腳與電阻R18的一端相連,電阻R18的另一端分別與電阻R16、電阻R17、THB6064AH驅動芯片的5腳相連,電阻R17的另一端接+5V直流電,電阻R16的另一端與電阻R15共地;所述電阻R13、R14、R15、R16、R17、R18、R19均為貼片式電阻,所述電容C27為貼片式電容。
[0009]所述模擬信號處理電路包括電阻R67,其一端與角度傳感器或壓力傳感器的信號輸出端相連,其另一端分別與電阻R65、R64的一端相連,電阻R64的另一端接地,電阻R65的另一端分別與電阻R69、電容C53的一端相連,電阻R69的另一端與運放U9A的正相輸入端相連,運放U9A的正相輸入端通過電容C54接地,電容C53的另一端與運放U9A的輸出端相連,運放U9A的反相輸入端分別與電阻R66、電阻R68的一端相連,電阻R66的另一端接地,電阻R68的另一端與運放U9A的輸出端相連,運放U9A的輸出端與MCF52259芯片的66腳相連,所述運放U9A采用NE5532P芯片;所述電阻R66、R67、R68、R69均為貼片式電阻,所述電容C53、C54均為貼片式電容。
[0010]所述機器人手爪抓緊電路包括三極管Q102,其基極與MCF52259芯片的57腳相連,其發射極接地,其集電極通過電阻R170與發光二極管DllO的陰極相連,發光二極管DllO的陽極接+5V直流電,MOS管Q103的柵極接在電阻R170、三極管Q102的集電極之間,MOS管Q103的源極與三極管Q102的發射極共地,MOS管Q103的漏極分別與二極管D109的陽極、電磁閥的電磁線圈的一端相連,二極管D109的陰極與電阻R168的一端相連,電阻R168的另一端與電阻R169相連后接+24V直流電,電阻R169的另一端接電磁閥的電磁線圈的另一端,電磁閥安裝在機器人手爪處。
[0011]由上述技術方案可知,通過本實用新型,工作人員可以根據具體工況要求,通過主控制器設置機器人的工作路徑,機器人根據主控制器自動檢測位置并完成工作,不僅減少了機器人不必要的操作,控制簡單方便,而且可以通過改變控制程序使機器人應用在更多場合。此外,本實用新型采用32位MCF52259微控制器芯片作為主控制器,通過RS232與上位機進行串口通信,以及傳感器反饋的信號,實現對機器人的實時控制,控制精度高,控制穩定可靠。
【附圖說明】
[0012]圖1為本實用新型的電路框圖。
[0013]圖2、3、4、5、6分別為圖1中的主控制器、串口通信電路、驅動電路、模擬信號處理電路、機器人手爪抓緊電路的電路原理圖。
【具體實施方式】
[0014]一種六自由度串聯機器人的控制系統,包括通過串口通信電路I與上位機雙向通訊的主控制器2,其輸出端分別與機器人手爪抓緊電路5、驅動電路3的輸入端相連,驅動電路3的輸出端與安裝在機器人手臂各關節處的電機相連;安裝在機器人手臂各關節處的角度傳感器、安裝在機器人手爪處的壓力傳感器的信號輸出端均與模擬信號處理電路4的輸入端相連,模擬信號處理電路4的輸出端與主控制器2的輸入端相連,所述主控制器采用MCF52259芯片。所述驅動電路3、電機的個數均為六個,所述角度傳感器的個數為六個,所述壓力傳感器的個數為一個,所述模擬信號處理電路4的個數為七個,如圖1、2所示。所述主控制器2根據上位機發送的命令,發送脈沖信號給驅動電路3,驅動電路3工作并傳送信號給電機,電機旋轉,進而驅動被控對象即機器人手臂與手爪按要求運動;主控制器2根據接收到的傳感器信號調整輸出的脈沖信號,進而調整機器人的運動軌跡,使機器人按預先要求的軌跡運動。
[0015]如圖3所示,所述串口通信電路I采用電平轉換芯片ICL3232,其I腳通過電容C43與其3腳相連,其4腳通過電容C44與其5腳相連,其11、10、12、9腳分別與MCF52259芯片的18、16、15、17腳相連,其15腳接地,其6腳通過電容C46接地,其14、7、13、8腳分別與電感L2、L3、L4、L5的一端相連,電感L2、L3、L4、L5的另一端分別與RS232接口的8、2、7、3腳相連,RS232接口的11、10腳相連后通過電感L6接地;所述電感L2、L3、L4、L5、L6均為貼片式電感,所述電容C43、C44、C46均為貼片式電容。電平轉換芯片ICL3232用于將TTL電平轉換為RS232電平,連接RS232串行通信接口。
[0016]如圖4所示,所述六個驅動電路3的結構相同,以其中一個驅動電路3為例,所述驅動電路3采用THB6064AH驅動芯片,其3、4、7、8、9、18、19、21、22腳分別與MCF52259芯片的108、109、120、122、123、126、127、11、121腳相連;其I腳與發光二極管D5的陰極相連,發光二極管D5的陽極通過電阻R13接+5V直流電;其15腳通過電阻R14接地;其16、14、12、10腳與電機的輸入端相連;其11腳通過電阻R19接地;其23腳通過電阻R15接地;其24腳分兩路輸出,一路接+5V直流電,另一路通過電容C27接地;其25腳與電阻R18的一端相連,電阻R18的另一端分別與電阻R16、電阻R17、THB6064AH驅動芯片的5腳相連,電阻R17的另一端接+5V直流電,電阻R16的另一端與電阻R15共地;所述電阻R13、R14、R15、R16、R17、R18、R19均為貼片式電阻,所述電容C27為貼片式電容。當芯片起到過流或過溫保護時,發光二極管D5通過電流,變亮;24V電壓為電機的驅動電源信號。PT1腳和PTIl腳用于選擇電機的衰減方式,PTI2腳、PTI3腳和PTI4腳用于選擇電機的細分功能,PTI5腳選擇芯片的使能,PTI6腳為芯片復位信號,PTI7腳用于選擇電機的正反轉,PWMO腳給芯片提供脈沖信號,控制電機轉動角度。
[0017]如圖5所示,所述七個模擬信號處理電路4的結構相同,以其中一個模擬信號處理電路4為例,所述模擬信號處理電路4包括電阻R67,其一端與角度傳感器或壓力傳感器的信號輸