一種六自由度串聯(lián)機(jī)器人的控制系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及機(jī)器人控制系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種六自由度串聯(lián)機(jī)器人的控制系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著機(jī)器人在各領(lǐng)域的發(fā)展、機(jī)器人系統(tǒng)的不斷升級(jí)，人們對(duì)機(jī)器人的控制要求也越來(lái)越高，既要保證機(jī)器人的控制精度，又要保證機(jī)器人控制的可靠性、安全性以及機(jī)器人應(yīng)用場(chǎng)合的多樣化。
[0003]現(xiàn)有的六自由度串聯(lián)機(jī)器人控制系統(tǒng)大部分是封閉的，雖然這種機(jī)器人控制簡(jiǎn)單，但只能針對(duì)特定的作業(yè)任務(wù)完成工作，而且每次應(yīng)用機(jī)器人都要通過(guò)示教盒對(duì)其進(jìn)行位置校正，不僅增加了機(jī)器人的操作復(fù)雜程度，控制的穩(wěn)定性以及控制精度也難以保證，而且限制了機(jī)器人的應(yīng)用領(lǐng)域。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]本實(shí)用新型的目的在于提供一種便于操作，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)機(jī)器人的實(shí)時(shí)控制，控制精度高的六自由度串聯(lián)機(jī)器人的控制系統(tǒng)。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用了以下技術(shù)方案:一種六自由度串聯(lián)機(jī)器人的控制系統(tǒng)，包括通過(guò)串口通信電路與上位機(jī)雙向通訊的主控制器，其輸出端分別與機(jī)器人手爪抓緊電路、驅(qū)動(dòng)電路的輸入端相連，驅(qū)動(dòng)電路的輸出端與安裝在機(jī)器人手臂各關(guān)節(jié)處的電機(jī)相連；安裝在機(jī)器人手臂各關(guān)節(jié)處的角度傳感器、安裝在機(jī)器人手爪處的壓力傳感器的信號(hào)輸出端均與模擬信號(hào)處理電路的輸入端相連，模擬信號(hào)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(qū)動(dòng)電路、電機(jī)的個(gè)數(shù)均為六個(gè)，所述角度傳感器的個(gè)數(shù)為六個(gè)，所述壓力傳感器的個(gè)數(shù)為一個(gè)，所述模擬信號(hào)處理電路的個(gè)數(shù)為七個(gè)。
[0007]所述串口通信電路采用電平轉(zhuǎn)換芯片ICL3232，其I腳通過(guò)電容C43與其3腳相連，其4腳通過(guò)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(guò)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(guò)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(qū)動(dòng)電路采用THB6064AH驅(qū)動(dòng)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(fā)光二極管 D5的陰極相連，發(fā)光二極管D5的陽(yáng)極通過(guò)電阻R13接+5V直流電；其15腳通過(guò)電阻R14接地；其16、14、12、10腳與電機(jī)的輸入端相連；其11腳通過(guò)電阻R19接地；其23腳通過(guò)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(guò)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(qū)動(dòng)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(hào)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(hào)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(yùn)放U9A的正相輸入端相連，運(yùn)放U9A的正相輸入端通過(guò)電容C54接地，電容C53的另一端與運(yùn)放U9A的輸出端相連，運(yùn)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(yùn)放U9A的輸出端相連，運(yùn)放U9A的輸出端與MCF52259芯片的66腳相連，所述運(yùn)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(jī)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(fā)射極接地，其集電極通過(guò)電阻R170與發(fā)光二極管DllO的陰極相連，發(fā)光二極管DllO的陽(yáng)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(fā)射極共地，MOS管Q103的漏極分別與二極管D109的陽(yáng)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(jī)器人手爪處。
[0011]由上述技術(shù)方案可知，通過(guò)本實(shí)用新型，工作人員可以根據(jù)具體工況要求，通過(guò)主控制器設(shè)置機(jī)器人的工作路徑，機(jī)器人根據(jù)主控制器自動(dòng)檢測(cè)位置并完成工作，不僅減少了機(jī)器人不必要的操作，控制簡(jiǎn)單方便，而且可以通過(guò)改變控制程序使機(jī)器人應(yīng)用在更多場(chǎng)合。此外，本實(shí)用新型采用32位MCF52259微控制器芯片作為主控制器，通過(guò)RS232與上位機(jī)進(jìn)行串口通信，以及傳感器反饋的信號(hào)，實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)器人的實(shí)時(shí)控制，控制精度高，控制穩(wěn)定可靠。
【附圖說(shuō)明】
[0012]圖1為本實(shí)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(qū)動(dòng)電路、模擬信號(hào)處理電路、機(jī)器人手爪抓緊電路的電路原理圖。
【具體實(shí)施方式】
[0014]一種六自由度串聯(lián)機(jī)器人的控制系統(tǒng)，包括通過(guò)串口通信電路I與上位機(jī)雙向通訊的主控制器2，其輸出端分別與機(jī)器人手爪抓緊電路5、驅(qū)動(dòng)電路3的輸入端相連，驅(qū)動(dòng)電路3的輸出端與安裝在機(jī)器人手臂各關(guān)節(jié)處的電機(jī)相連；安裝在機(jī)器人手臂各關(guān)節(jié)處的角度傳感器、安裝在機(jī)器人手爪處的壓力傳感器的信號(hào)輸出端均與模擬信號(hào)處理電路4的輸入端相連，模擬信號(hào)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(qū)動(dòng)電路3、電機(jī)的個(gè)數(shù)均為六個(gè)，所述角度傳感器的個(gè)數(shù)為六個(gè)，所述壓力傳感器的個(gè)數(shù)為一個(gè)，所述模擬信號(hào)處理電路4的個(gè)數(shù)為七個(gè)，如圖1、2所示。所述主控制器2根據(jù)上位機(jī)發(fā)送的命令，發(fā)送脈沖信號(hào)給驅(qū)動(dòng)電路3，驅(qū)動(dòng)電路3工作并傳送信號(hào)給電機(jī)，電機(jī)旋轉(zhuǎn)，進(jìn)而驅(qū)動(dòng)被控對(duì)象即機(jī)器人手臂與手爪按要求運(yùn)動(dòng)；主控制器2根據(jù)接收到的傳感器信號(hào)調(diào)整輸出的脈沖信號(hào)，進(jìn)而調(diào)整機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)軌跡，使機(jī)器人按預(yù)先要求的軌跡運(yùn)動(dòng)。
[0015]如圖3所示，所述串口通信電路I采用電平轉(zhuǎn)換芯片ICL3232，其I腳通過(guò)電容C43與其3腳相連，其4腳通過(guò)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(guò)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(guò)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(zhuǎn)換芯片ICL3232用于將TTL電平轉(zhuǎn)換為RS232電平，連接RS232串行通信接口。
[0016]如圖4所示，所述六個(gè)驅(qū)動(dòng)電路3的結(jié)構(gòu)相同，以其中一個(gè)驅(qū)動(dòng)電路3為例，所述驅(qū)動(dòng)電路3采用THB6064AH驅(qū)動(dòng)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(fā)光二極管D5的陰極相連，發(fā)光二極管D5的陽(yáng)極通過(guò)電阻R13接+5V直流電；其15腳通過(guò)電阻R14接地；其16、14、12、10腳與電機(jī)的輸入端相連；其11腳通過(guò)電阻R19接地；其23腳通過(guò)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(guò)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(qū)動(dòng)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(dāng)芯片起到過(guò)流或過(guò)溫保護(hù)時(shí)，發(fā)光二極管D5通過(guò)電流，變亮；24V電壓為電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電源信號(hào)。PT1腳和PTIl腳用于選擇電機(jī)的衰減方式，PTI2腳、PTI3腳和PTI4腳用于選擇電機(jī)的細(xì)分功能，PTI5腳選擇芯片的使能，PTI6腳為芯片復(fù)位信號(hào)，PTI7腳用于選擇電機(jī)的正反轉(zhuǎn)，PWMO腳給芯片提供脈沖信號(hào)，控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)角度。
[0017]如圖5所示，所述七個(gè)模擬信號(hào)處理電路4的結(jié)構(gòu)相同，以其中一個(gè)模擬信號(hào)處理電路4為例，所述模擬信號(hào)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(hào)輸