伺服型機械手的控制裝置的制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種伺服型機械手的控制裝置，包括電源模塊、處理器模塊、I/O模塊和通信模塊，處理器模塊為高速處理器；電源模塊給處理器模塊、I/O模塊和通信模塊供電；處理器模塊通過通信模塊連接伺服驅(qū)動器并對伺服驅(qū)動器發(fā)出控制指令；處理器模塊通過I/O模塊連接機械臂的傳感器和電磁閥，獲取傳感器的檢測信息和電磁閥的動作信息，并對電磁閥發(fā)出控制指令。本實用新型通過可擴展的I/O接口模塊和通信模塊采集機械手的數(shù)據(jù)信息，采用主、副兩塊高速處理器對數(shù)據(jù)和信息進行處理并發(fā)出控制命令，采用分布式架構(gòu)，因此計算和響應速度快，控制精確度高，抗干擾能力強，可靠性高，體積小，通信模塊兼容多類接口，I/O模塊配置靈活。
【專利說明】
伺服型機械手的控制裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本實用新型具體涉及一種伺服型機械手的控制裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著經(jīng)濟技術(shù)的發(fā)展和人們生活水平的提高，工業(yè)生產(chǎn)自動化已經(jīng)逐步開始在全球范圍內(nèi)普及;隨著現(xiàn)代科技的發(fā)展，機械手已在各行各業(yè)得到廣泛的生產(chǎn)應用。
[0003]伺服型機械手是按照預設(shè)運動軌跡來實現(xiàn)抓取、搬運物料或操作工具的自動操作裝置。伺服型機械手一般包括伺服驅(qū)動器、伺服電機、編碼器、機械手臂手/爪、電磁閥和傳感器以及機械手控制系統(tǒng);伺服驅(qū)動器輸出端與伺服電機連接，伺服電機與機械手臂傳動機構(gòu)連接，傳感器與電磁閥安裝在機械手臂(/爪)上;編碼器與伺服電機連接，用于檢測伺服電機的狀態(tài)信息，并將狀態(tài)信息反饋給伺服驅(qū)動器，共同組成一個閉環(huán)控制系統(tǒng)。
[0004]現(xiàn)有工業(yè)機械手的控制方式多是采用可編程處理器(PLC)產(chǎn)生脈沖序列來控制伺服驅(qū)動器實現(xiàn)機械手運動。由于工業(yè)機械手系統(tǒng)要求實時性高、響應速度快、可編程能力強，所以現(xiàn)有的工業(yè)機械手的控制裝置通常采用中型PLC作為處理器。目前，中型PLC—般由電源模塊、CPU模塊、通信模塊、數(shù)字量I/O模塊、模擬量I/O模塊等組成，整個控制設(shè)備體積龐大，而且設(shè)備眾多，可靠性較差;此外，PLC采用的脈沖控制方式精度較差，不能滿足高速高精度伺服機械手的控制要求。
【實用新型內(nèi)容】
[0005]本實用新型的目的在于提供一種計算和響應速度快、控制精確度高、而且控制裝置體積小、可靠性高的伺服型機械手的控制裝置。
[0006]本實用新型提供的這種伺服型機械手的控制裝置，包括電源模塊、處理器模塊、I/O模塊和通信模塊，所述的處理器模塊采用高速處理器;電源模塊給處理器模塊、I/O模塊和通信模塊供電；處理器模塊通過通信模塊與伺服驅(qū)動器連接，用于對伺服驅(qū)動器發(fā)出控制指令以及獲取伺服驅(qū)動器狀態(tài)信息；處理器模塊通過I/O模塊與機械臂的傳感器和電磁閥連接，用于獲取傳感器的檢測信息和電磁閥的動作信息，以及用于對電磁閥發(fā)出控制指令。
[0007]所述的通信模塊包括CAN總線通信模塊、RS422通信模塊、USB接口模塊、以太網(wǎng)接口模塊和無線網(wǎng)絡(luò)模塊。
[0008]所述的伺服驅(qū)動器與通信模塊中的CAN總線通信模塊連接;處理器模塊通過CAN總線通信模塊對伺服驅(qū)動器進行控制。
[0009]所述的I/O模塊、通信模塊與處理器模塊的連接均為內(nèi)部總線連接。
[0010]所述的伺服型機械手的控制裝置還包括人機交互手柄;人機交互手柄通過通信模塊的RS422總線與處理器模塊連接;操作人員對人機交互手柄進行操作，形成控制指令發(fā)送處理器模塊，從而實現(xiàn)對機械手的控制。
[0011]所述的高速處理器為單片機、DSP或ARM。
[0012]所述的人機交互手柄為工業(yè)嵌入式觸摸屏。
[0013]所述的處理器模塊包括兩塊高速處理器，分別為主處理器和副處理器;主處理器和副處理器之間通過總線連接;主處理器與通信模塊連接，副處理器與I/o模塊連接。
[0014]所述的主處理器和副處理器為32位ARM處理器。
[0015]本實用新型提供的這種伺服型機械手的控制裝置，通過采用專用的主、副高速處理器對控制裝置的數(shù)據(jù)和信息進行處理，并通過可擴展的I/O接口模塊和通信模塊采集機械手的數(shù)據(jù)信息和發(fā)出控制信息，本實用新型采用分布式架構(gòu)，計算和響應速度快、控制精確度高且抗干擾能力強，可靠性高，而且控制裝置體積小、通信模塊兼容接口模式多，I/O模塊配置靈活。
【附圖說明】
[0016]圖1為本實用新型的功能模塊示意圖。
【具體實施方式】
[0017]如圖1所示為本實用新型的功能模塊示意圖:本實用提供的這種伺服型機械手的控制裝置，包括電源模塊、處理器模塊、I/O模塊、通信模塊和人機交互手柄。
[0018]電源模塊給處理器模塊、I/O模塊、通信模塊和人機交互手柄供電；通信模塊包括CAN總線通信模塊、RS422通信模塊、USB接口模塊、以太網(wǎng)接口模塊和無線網(wǎng)絡(luò)模塊;處理器模塊采用兩塊32位高速ARM處理器(也可采用單片機或DSP等高速處理器)；處理器模塊的主處理器和副處理器之間通過內(nèi)部總線連接;主處理器通過通信模塊的CAN總線模塊與伺服驅(qū)動器連接，用于對伺服驅(qū)動器發(fā)出控制指令以及獲取伺服驅(qū)動器狀態(tài)信息，副處理器通過I /0模塊與機械臂的傳感器和電磁閥連接，用于獲取傳感器的檢測信息和電磁閥的動作信息和對電磁閥發(fā)出控制指令;人機交互手柄可以采用工業(yè)嵌入式觸摸屏，通過通信模塊的RS422通信模塊與處理器模塊連接;操作人員對人機交互手柄進行操作，形成控制指令發(fā)送處理器模塊，從而實現(xiàn)對機械手的控制。
[0019]所述的主處理器器完成所述機械手控制的核心控制功能，包括軌跡規(guī)劃、軌跡計算、插補功能實現(xiàn)、任務(wù)調(diào)度、通信調(diào)度、報警與系統(tǒng)信息的處理等;所述的從處理器用于與所述傳感器、電磁閥及外部設(shè)備進行數(shù)據(jù)交互。
[0020]所述的I/O模塊和處理器模塊的連接、通信模塊和處理器模塊的連接均采用內(nèi)部總線連接，因此數(shù)據(jù)交互速度快，抗干擾能力強，穩(wěn)定可靠。
[0021]本實用新型在工作時，人機交互手柄通過觸摸屏獲取控制人員提供的所述機械手相關(guān)運動信息，經(jīng)預處理后通過RS422通信發(fā)送給所述主處理器，所述主處理器對接受的相關(guān)運動信息進行軌跡規(guī)劃，并結(jié)合所述I/O模塊所獲取所述機械手傳感器、電磁閥及外部設(shè)備的當前狀態(tài)信息、所述伺服驅(qū)動器所獲取的所述機械手的當前運動狀態(tài)信息，與規(guī)劃的運動軌跡進行比較確定所述機械手是否運動正常;若有異?；蚬收蟿t報警，并及時做出終止運動等處理。
[0022]本實用新型采用分布式架構(gòu)，人機交互手柄具有方便直觀的人機界面，可便利的實現(xiàn)機械手的各種示教功能、安全功能，I/O模塊具有靈活方便I/O接口組合，可最大接入96路輸入輸出信號，通信接口多，方式多樣，控制模塊功能強大，運算速度遠比PLC控制器快，主控制器與伺服驅(qū)動器用CAN總線連接，通信速度快(最高可達1Mbps)，配線極其簡單，可有效避免信號衰減和受干擾的風險，增強了控制系統(tǒng)的實時性和可靠性。
【主權(quán)項】
1.一種伺服型機械手的控制裝置，包括電源模塊、處理器模塊、I/O模塊和通信模塊，其特征在于所述的處理器模塊為高速處理器;電源模塊給處理器模塊、I/O模塊和通信模塊供電；處理器模塊通過通信模塊與伺服驅(qū)動器連接，用于對伺服驅(qū)動器發(fā)出控制指令和獲取伺服驅(qū)動器狀態(tài)信息;處理器模塊通過I/o模塊與機械臂的傳感器和電磁閥連接，用于獲取傳感器的檢測信息和電磁閥的動作信息，以及用于對電磁閥發(fā)出控制指令。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的伺服型機械手的控制裝置，其特征在于所述的I/O模塊、通信模塊與處理器模塊的連接均為總線連接。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的伺服型機械手的控制裝置，其特征在于所述的伺服型機械手的控制裝置還包括人機交互手柄;人機交互手柄通過通信模塊與處理器模塊連接;操作人員對人機交互手柄進行操作，形成控制指令發(fā)送處理器模塊，從而實現(xiàn)對機械手的控制。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的伺服型機械手的控制裝置，其特征在于所述的人機交互手柄為工業(yè)嵌入式觸摸屏。5.根據(jù)權(quán)利要求1?4之一所述的伺服型機械手的控制裝置，其特征在于所述的高速處理器為單片機、DSP或ARM。6.根據(jù)權(quán)利要求1?4之一所述的伺服型機械手的控制裝置，其特征在于所述的高速處理器模塊包括兩塊高速處理器，分別為主處理器和副處理器;主處理器和副處理器之間通過總線連接;主處理器與通信模塊連接，副處理器與I/O模塊連接。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的伺服型機械手的控制裝置，其特征在于所述的主處理器和副處理器為32位ARM處理器。8.根據(jù)權(quán)利要求1?4之一所述的伺服型機械手的控制裝置，其特征在于所述的通信模塊包括CAN總線通信模塊、RS422通信模塊、USB接口模塊、以太網(wǎng)接口模塊和無線網(wǎng)絡(luò)模塊。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的伺服型機械手的控制裝置，其特征在于所述的伺服驅(qū)動器與通信模塊中的CAN總線通信模塊連接;處理器模塊通過CAN總線通信模塊對伺服驅(qū)動器進行控制。
【文檔編號】B25J9/16GK205614682SQ201620453731
【公開日】2016年10月5日
【申請日】2016年5月18日
【發(fā)明人】鐘智輝, 周貴平, 付交雄, 賴春星
【申請人】長沙隆慶數(shù)控科技有限公司