一种机器人灵巧手的驱动模块的制作方法

文档序号:10111439阅读:764来源:国知局
一种机器人灵巧手的驱动模块的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及机器人灵巧手的控制系统研究领域,特别涉及一种多传感器多自由度多指的机器人灵巧手的驱动模块。
【背景技术】
[0002]随着科技的发展,人类对机器人的需求越来越大。特别是对拟人机器人,随机器人技术越来越成熟,生活中出现越来越多的拟人机器人,同时人类对拟人机器人的似人程度的要求越来越高,出现了不少拟人手的灵巧手。
[0003]目前出现了各种各样的灵巧手,对机器人灵巧手的控制方式,国内外都有研究,主要的控制方式有:利用数据手套控制灵巧手;在灵巧手指端和手掌上安装空间位置跟踪器,通过跟踪器检测灵巧手的姿态数据,达到控制灵巧手的目的;利用摄像头捕捉操作人员的手势,将其映射成机器人灵巧手姿态来控制灵巧手。这些控制方式存在成本高,操作性差、通用性差等缺陷。
[0004]本实用新型采用一种扩展性良好的能实现闭环控制的驱动模块,其能满足不同自由度、多传感器的灵巧手的驱动要求,可以内置或外接控制器,具有可扩展性强、通用性强、驱动性能好等优点,而且其硬件成本低廉。

【发明内容】

[0005]本实用新型的主要目的,针对一种新型的多传感器多自由度多指机器人灵巧手,提供一种成本低廉、驱动性能好、可扩展、通用性强,满足多传感器多自由度多指机器人灵巧手的控制需求的驱动模块。它能实现对多传感器多自由度多指机器人灵巧手的驱动控制,具有结构简单、控制灵活、操作简单等特点。
[0006]本实用新型的目的通过以下的技术方案实现:
[0007]本实用新型的一种机器人灵巧手的驱动模块,包括总线接口、电机驱动模块及传感器模块;所述总线接口通过总线与电机驱动模块及传感器模块电气连接;所述电机驱动模块包括依次电气连接的第一译码器、数据锁存模块、驱动芯片模块;所述第一译码器及数据锁存模块分别与总线接口电气连接;所述驱动芯片模块与一机器人灵巧手上的电机电气连接;所述传感器模块包括依次电气连接的第二译码器、数据收发模块、传感器接口模块;所述第二译码器及数据收发模块分别与总线接口连接;所述传感器接口模块与所述机器人灵巧手的传感器电气连接。
[0008]所述总线接口是所述机器人灵巧手的驱动模块与一控制器电气连接的接口 ;所述总线包括地址总线、数据总线及控制总线;所述地址总线分别与第一译码器及第二译码器电气连接;所述控制总线及数据总线均分别与数据锁存模块及数据收发模块电气连接。
[0009]所述数据锁存模块包括η个数据锁存,其中η多1,所述驱动芯片模块包括4η个驱动芯片,所述电机包括4η个直流电机;所述第一译码器,其输入端通过地址总线与总线接口电气连接,输出端与数据锁存的使能端连接,用于使能或者停止某个数据锁存工作;所述数据锁存,其输入端与数据总线电气连接,输出端与驱动芯片的输入端电气连接,其用于传输和锁存控制器发出的控制信息;所述驱动芯片,其输出端与直流电机电气连接,其接收来自数据锁存的数据,直接驱动直流电机的正转、反转或者停止运动,其用于驱动直流电机运行;所述直流电机,指安装在所述机器人灵巧手内,实现指节自由度的电机;所述直流电机的数量与机器人灵巧手自由度的数量相同。
[0010]本实用新型所述电机驱动模块包括4η路电机驱动支路,每一个支路均有一个驱动芯片,多个支路共用一个数据锁存。
[0011]所述数据收发模块包括m个数据收发器,其中1 ;所述传感器接口模块包括8m个传感器接口 ;所述传感器包括8m个不同种类的传感器;所述数据收发器,其使能端与第二译码器电气连接,输入端与传感器接口电气连接,输出端与总线接口电气连接,其用于传输传感器的状态数据;所述第二译码器,其输入端通过地址总线与总线接口电气连接,其用于使能或者停止某个数据收发器工作。所述传感器接口,其输出端与传感器连接,其用于连接所述机器人灵巧手上的传感器;所述传感器,指安装在所述机器人灵巧手上的不同种类的传感器。
[0012]本实用新型所述传感器模块包括8m路传感器采集支路,每一路均有一个传感器接口,一个传感器接口与一个传感器电气连接,多路支路共用一个数据收发器。
[0013]所述不同种类的传感器包括位置传感器、触碰传感器、温度传感器及湿度传感器,它们的数量均是多个且不等;所述位置传感器指安装在所述机器人灵巧手指节间、手掌体与指节间的传感器,其是反映所述机器人灵巧手的指节位置关系的传感器;所述触碰传感器是指安装在所述机器人灵巧手上指节顶部及手掌盖上的传感器,其是反映所述机器人灵巧手触碰外部环境及抓取物品情况的传感器;所述温度传感器是指安装在所述机器灵巧手上用来检测外部环境或者物品的温度的传感器;所述湿度传感器是指安装在所述机器灵巧手上用来检测外部环境或者物品的湿度的传感器;所述温度传感器及湿度传感器,它们分别安装在所述机器人灵巧手上的不同部位,部分安装在手指的不同指节表面,部分安装在手掌表面;所述指节包括上指节、中指节及下指节;所述手掌包括手掌体及手掌盖。
[0014]本实用新型的一种机器人灵巧手的驱动模块还包括独立电源,所述独立电源单独给驱动芯片模块供电,并且所述独立电源的电压可调。
[0015]所述本实用新型的机器人灵巧手的驱动模块,与其电气连接的控制器采用内置方式或者外接方式;所述内置方式,指控制器设于驱动模块内;所述外接方式,指控制器设于所述驱动模块外,其通过总线接口与驱动模块电气连接。
[0016]所述本实用新型的机器人灵巧手的驱动模块,与其电气连接的控制器,采用个人电脑、工控机或嵌入式系统;所述嵌入式系统包括处理器及外围电路;所述处理器采用DSP、ARM、PLC或单片机;所述外围电路指维持处理器正常工作的电路;
[0017]所述本实用新型的机器人灵巧手的驱动模块,与其电气连接的控制器接收来自上位机、遥控器或控制器内部的输入模块的控制指令;所述上位机,采用工控机、个人PC、平板电脑、智能手机或嵌入式设备,上位机与控制器相互交换数据,控制器把所述驱动模块的信息传送给上位机,上位机对信息分析、处理后,发送控制指令至控制器,控制器解析指令后控制驱动模块驱动机器人灵巧手;所述控制指令是指提供给控制器的控制信息,其包括多个字节。
[0018]本实用新型的一种机器人灵巧手的驱动模块,其控制方法,包括控制电机运行及反馈传感器信息;驱动模块接收控制器发出的信号,通过总线将信号传输给电机驱动模块及传感器模块;或通过总线将传感器模块的信号反馈给所述控制器。所述控制电机运行是指:所述第一译码器接收所述控制总线上的信号,译码后选择某一数据锁存工作,控制总线控制数据锁存处于传输数据状态,数据总线传输数据到所述数据锁存上,然后数据锁存输出信号到所述驱动芯片,所述驱动芯片驱动相应的所述直流电机运行。所述反馈传感器信息是指:所述传感器检测机器人灵巧手的姿态信息及外部的环境信息,经过传感器接口将信息传输给数据收发器,所述第二译码器接收控制总线上的信号,译码后使能某一数据收发器工作,然后数据收发器传输数据到数据总线,总线接口将数据传送到控制器。所述控制器接收控制指令及驱动模块反馈的传感器信息,综合分析处理后,发送信号至所述电机驱动模块,驱动电机运行,从而驱动机器人灵巧手。
[0019]本实用新型与现有技术相比,具有如下优点和有益效果:
[0020]1、本实用新型的驱动模块中的电机驱动模块具有多路电机驱动支路,能同时驱动多个电机;
[0021]2、本实用新型的驱动模块中的传感器模块具有多路传感器采集支路,能同时采集多个及多种传感器信息;
[0022]3、本实用新型的驱动模块可以内置或者外接控制器,模块兼容性好,可以单独作为机器人灵巧手的控制装置,也可以作为一个模块,应用于机械手或者机器人的控制系统中;
[0023]4、本实用新型产生控制指
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