基于stm32单片机的delta机器人搬运系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种基于stm32单片机的delta机器人搬运系统，其技术要点包括处理模块、通讯模块、stm32f103zet6开发板、stm32单片机、安装架、固定平台、步进电机驱动器、57步进电机、舵机和并联机械手装置，所述stm32单片机安装在stm32f103zet6开发板上，所述处理模块与stm32单片机之间通过通讯模块连接，所述并联机械手装置包括并行机械手与机械爪，所述并联机械手装置通过固定平台安装在安装架上，所述stm32单片机控制步进电机驱动器，所述步进电机驱动器控制57步进电机，所述57步进电机控制并行机械手，所述stm32单片机控制舵机，所述舵机用于控制机械抓，所述处理模块通过通讯模块控制stm32单片机建立坐标标点，能够对传送带上物体实现在自动化搬运，且减小成本的delta机器人。
【专利说明】
基于stm32单片机的de I ta机器人搬运系统
技术领域
[0001]本实用新型涉及搬运领域，尤其涉及一种基于Stm32单片机的delta机器人搬运系统。
【背景技术】
[0002]随着自动化控制技术的飞速发展，传统的手工操作因为其过低的工作效率而被半自动或者全自动机器人代替，然而，目前传送带上的物品还是手工完成，其工作效率低下，搬运成本高，而且稳定性极差。
【实用新型内容】
[0003]针对现有技术存在的不足，本实用新型的目的在于提供一种能够对传送带上物体实现在自动化搬运，且减小成本的delta机器人。
[0004]为实现上述目的，本实用新型提供了如下技术方案:一种基于stm32单片机的(^1丨&机器人搬运系统，包括处理模块、通讯模块、81:11132￡10326丨6开发板、81:11132单片机、安装架、固定平台、步进电机驱动器、57步进电机、舵机和并联机械手装置，所述stm32单片机安装在stm32f!03zet6开发板上，所述处理模块与stm32单片机之间通过通讯模块连接，所述并联机械手装置包括并行机械手与机械爪，所述并联机械手装置通过固定平台安装在安装架上，所述stm32单片机控制步进电机驱动器，所述步进电机驱动器控制57步进电机，所述57步进电机控制并行机械手，所述stm32单片机控制舵机，所述舵机用于控制机械爪，所述处理模块通过通讯模块控制stm32单片机建立坐标标点。
[0005]作为优选，所述并行机械手包括步进电机组件、运动臂组件、运动平台以及固定平台，所述步进电机组件包括步进电机以及步进电机控制器;在所述固定平台的顶面上设置有单片机以及三个步进电机驱动器，在所述固定平台的底面上设置有三个步进电机，每个所述步进电机带动一运动臂组件动作，每个所述运动臂组件的下端同时固定在运动平台上，在所述运动平台的底面与机械爪连接，所述stm32单片机控制步进电机驱动器，所述步进电机驱动器控制步进电机。
[0006]作为优选，所述运动臂组件包括连接臂、上运动臂、下运动臂、上连接轴、下连接轴、关节球以及连接块，所述连接臂的一端套接在步进电机的轴上并随步进电机一同转动，其另一端与上运动臂的上端连接，所述上连接轴活动地套接在上运动臂的下端，所述关节球分别套在上连接轴以及下连接轴上，且分别位于上运动臂以及下运动臂的两侧，所述下运动臂的上端通过关节球与上连接轴连接，其下端通过另一关节球与下连接轴连接，所述连接块一端与下连接轴连接，其另一端与运动平台连接。
[0007]本实用新型的有益效果是:实现自动化的搬运，并能够减少工业所应用的delta机器人的成本，该套delta机器人系统，在标定好坐标系的情况下，在空间运动上给出坐标点，在实际的机械手运动中，能够到达指定位置，并且控制机械爪的松开和抓取，该类机械手的抓取速度为120?150次/min，可在一定的空间内运动，该套分拣系统适合在传送带上物体运动到指定位置对目标进行搬运。
【附图说明】
[0008]图1为本实用新型控制系统总体结构图。
[0009]图2本实用新型基于stm32单片机的delta机器人搬运系统的结构示意图；
[0010]图3为本实用新型基于stm32单片机的delta机器人搬运系统的并行机械手结构示意图。
[0011]图中:1、安装架;2、固定平台；3、运动平台；4、步进电机;5、连接臂;6、上运动臂;7、下运动臂;8、上连接轴;9、下连接轴;10、关节球;11、连接块;12、机械爪。
【具体实施方式】
[0012]参照图1至图3所示，本案例实施的一种基于stm32单片机的delta机器人搬运系统，包括处理模块、通讯模块、stm32f 103zet6开发板、stm32单片机、安装架1、固定平台2、步进电机驱动器、57步进电机4、舵机和并联机械手装置，所述s tm32单片机安装在stm32f!03zet6开发板上，所述处理模块与stm32单片机之间通过通讯模块连接，所述并联机械手装置包括并行机械手与机械爪12，所述并联机械手装置通过固定平台2安装在安装架I上，所述stm32单片机控制步进电机驱动器，所述步进电机驱动器控制57步进电机4，所述57步进电机4控制并行机械手，所述stm32单片机控制舵机，所述舵机用于控制机械爪12，所述处理模块通过通讯模块控制stm32单片机建立坐标标点。
[0013]所述并行机械手包括步进电机4组件、运动臂组件、运动平台3以及固定平台2，所述步进电机4组件包括步进电机4以及步进电机4控制器;在所述固定平台2的顶面上设置有单片机以及三个步进电机驱动器，在所述固定平台2的底面上设置有三个步进电机4，每个所述步进电机4带动一运动臂组件动作，每个所述运动臂组件的下端同时固定在运动平台3上，在所述运动平台3的底面与机械爪12连接，所述stm32单片机控制步进电机驱动器，所述步进电机驱动器控制步进电机4。
[0014]所述运动臂组件包括连接臂5、上运动臂6、下运动臂7、上连接轴8、下连接轴9、关节球10以及连接块11，所述连接臂5的一端套接在步进电机4的轴上并随步进电机4一同转动，其另一端与上运动臂6的上端连接，所述上连接轴8活动地套接在上运动臂6的下端，所述关节球10分别套在上连接轴8以及下连接轴9上，且分别位于上运动臂6以及下运动臂7的两侧，所述下运动臂7的上端通过关节球1与上连接轴8连接，其下端通过另一关节球10与下连接轴9连接，所述连接块11 一端与下连接轴9连接，其另一端与运动平台3连接。
[0015]Delta机器人控制系统的软件环境主要是由processing和keil mdk ν5.00，而其硬件组成则是处理模块(优选为个人计算机)、通讯模块(优选为usb转ttl通讯模块)、stm32f 103zet6开发板、步进电机驱动器、57步进电机4、舵机和并联机械手装置等，Delta机器人分拣系统主要包括以下的功能部分:虚拟Delta机器人图像的建立;Delta逆向运动学计算以及坐标系转换功能；上位机与stm32f 103zet6开发板的通讯；基于processing和stm32fl03zet6开发板实现步进电机4的闭环控制方法。
[0016]Delta机器人分拣系统在工作时，所要做的任务包括整个机械装置空间坐标系、抓取物体所需的舵机角度的标定、抓取物体时初步的运动轨迹的规划等。
[0017]Delta机器人可以在个人计算机processing程序上实现虚拟的图像，用来更加直观地反映出机械手实际的运动情况，在processing中所建立的虚拟图像，Delta机器人的逆向运动学的算法，是将空间上的坐标点转化成步进电机4驱动的中间量，由于该系统的Delta机器人为三轴，对于同个坐标点的逆向运动学计算总共要三次，需要在三个坐标系下进行坐标系转换，同时计算所要抓取的物体大小，得到机械爪12舵机所需张开的角度，转化为中间量，通过计算机串口发送相应数据。
[0018]上位机与stm32单片机的通讯主要还是由processing将步进电机4驱动的中间量以及舵机控制的中间量发送给s tm3 2单片机，在s tm3 2单片机上完成相关的数值计算，并驱动步进电机4使机械执行装置移动到指定位置，并且舵机的旋转角到达指定位置，以完成抓取和松开的动作。
[0019]步进电机4在工作状态下需要保证其运行速度以及其精度，需要对其采用闭环控制，步进电机4的闭环控制同样是需要通过processing以及步进电机4上的增量式编码器，由于在processing已经建立了机械手的空间坐标系，只需将delta机器人将要运动到的空间点，进行计算，转化为步进电机4编码器需要的脉冲当量，并且将数据发送到stm32单片机中，在步进电机4实际运动的行程中，在电机将要停止时刻，对编码器输出与计数值进行比较，判断是否需要对步进电机4的执行作出相应的补偿。
[0020]该系统的功能主要是为了实现delta机器人对于指定空间点的目标运动，在processing软件中，绘制机械手的虚拟图像，使其具有实际的机械手运动的特性，通过计算机读取包含运动坐标点的txt文件，txt文件中记录了机械手的运动的空间坐标点，将空间运动的坐标点通过processing程序生成相应的步进电机4运动的中间量，并且通过计算机串口和usb转ttl模块将中间量的值连续发送给stm32f 103zet6开发板，stm32f 103zet6开发板将接受的数据记录下来，通过运算转化成57步进电机4驱动的脉冲数并且控制其运动方向，同时为了考虑57步进电机4的运动精度，将该系统设计成闭环控制，对于在processing程序中建立起来空间坐标系的机械手而言，其目标位置坐标系转换成编码器计数所需的中间量，也通过usb转ttl的模块发出，对步进电机4运动时输出实际编码器脉冲进行比较，并对失步的情况作出数据的补偿。
[0021]以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，本实用新型的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本实用新型思路下的技术方案均属于本实用新型的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。
【主权项】
1.一种基于Stm32单片机的delta机器人搬运系统，其特征在于:包括处理模块、通讯模块、stm32fl03zet6开发板、stm32单片机、安装架、固定平台、步进电机驱动器、57步进电机、舵机和并联机械手装置，所述stm32单片机安装在stm32f!03zet6开发板上，所述处理模块与Stm32单片机之间通过通讯模块连接，所述并联机械手装置包括并行机械手与机械爪，所述并联机械手装置通过固定平台安装在安装架上，所述stm32单片机控制步进电机驱动器，所述步进电机驱动器控制57步进电机，所述57步进电机控制并行机械手，所述stm32单片机控制舵机，所述舵机用于控制机械爪，所述处理模块通过通讯模块控制stm32单片机建立坐标标点。2.根据权利要求1所述的基于stm32单片机的delta机器人搬运系统，其特征在于:所述并行机械手包括步进电机组件、运动臂组件、运动平台以及固定平台，所述步进电机组件包括步进电机以及步进电机控制器;在所述固定平台的顶面上设置有单片机以及三个步进电机驱动器，在所述固定平台的底面上设置有三个步进电机，每个所述步进电机带动一运动臂组件动作，每个所述运动臂组件的下端同时固定在运动平台上，在所述运动平台的底面与机械爪连接，所述stm32单片机控制步进电机驱动器，所述步进电机驱动器控制步进电机。3.根据权利要求2所述的基于stm32单片机的delta机器人搬运系统，其特征在于:所述运动臂组件包括连接臂、上运动臂、下运动臂、上连接轴、下连接轴、关节球以及连接块，所述连接臂的一端套接在步进电机的轴上并随步进电机一同转动，其另一端与上运动臂的上端连接，所述上连接轴活动地套接在上运动臂的下端，所述关节球分别套在上连接轴以及下连接轴上，且分别位于上运动臂以及下运动臂的两侧，所述下运动臂的上端通过关节球与上连接轴连接，其下端通过另一关节球与下连接轴连接，所述连接块一端与下连接轴连接，其另一端与运动平台连接。
【文档编号】B25J9/00GK205466174SQ201620244278
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年3月28日
【发明人】裘焱枫, 张智谦, 杜佳晨, 许汪洋, 俞圣, 陈宇迪, 蔡姚杰
【申请人】浙江工业大学