专利名称：一种上下料机械手运动控制装置的制作方法
技术领域：
本实用新型属于运动控制系统技术领域，具体涉及一种多轴高速高精度协调运动并实现机械手的精确定位与抓取的上下料机械手运动控制装置。
背景技术：
机械手能模仿人手臂的某些动作功能，用以按固定程序抓取、搬运物件或操作工具的自动操作装置。它可代替人的繁重劳动以实现生产的机械化和自动化，能在有害环境下操作以保护人身安全。它对提高产品质量，提高生产效率和改善劳动条件起着十分重要的作用，广泛应用于机械制造、冶金、电子、轻工和原子能等部门。
实用新型内容(一)要解决的技术问题本实用新型要解决的技术问题是提供一种上下料机械手运动控制装置，旨在提高其速度与精度，简化控制系统，便捷操控，提高效率。( 二)技术方案为解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案如下:一种上下料机械手运动控制装置，包括主控制模块、运动控制模块以及用于手持设备上的人机交互模块，所述主控制模块与运动控制模块通过AHB系统总线连接，所述主控制模块与人机 交互模块通过RS232串口连接；所述主控制模块包括STM32F103主控制器(I)、外扩存储器￠)以及外围设备，所述STM32F103主控制器(I)连接所述外扩存储器(6)和外围设备；所述运动控制模块包括四轴运动控制芯片(2)、伺服电机(12)、运动执行机构(13)以及反馈信号模块(14)，所述四轴运动控制芯片(2)通过所述伺服电机(12)控制所述运动执行机构(13)，所述运动执行机构(13)通过所述反馈信号模块(14)反馈于所述四轴运动控制芯片(2);所述人机交互模块包括STM32F103从控制器(3)、液晶显示板(9)、按键芯片(10)以及按键阵列(11)，所述3了102 103从控制器(3)分别连接所述液晶显示板(9)和按键芯片(10)，所述按键芯片(10)连接所述按键阵列(11)。其中，所述外围设备包括气动单元驱动电路(5)、SD卡接口(8)及状态指示模块
(7)，所述STM32F103主控制器(I)通过AHB系统总线连接所述外围设备。其中，所述运动控制模块还包括交流伺服驱动器(4)，所述四轴运动控制芯片(2)通过交流伺服驱动器(4)与所述伺服电机(12)连接。其中，所述STM32F103从控制器(3)通过AHB系统总线与所述液晶显示板(9)以及按键芯片(10)连接。其中，所述手持设备通过所述按键阵列(11)读取键值，从而对所述STM32F103主控制器(I)发送不同的控制命令编码。[0015](三)有益效果本实用新型相比较与现有技术，其具有以下有益效果:1、人机交互模块使用另一块STM32微处理器快速处理按键值，完成与主STM32微处理器的短距离通信，并快速送显。本实用新型提出的基于ARM核的STM32微处理器的机械手运动控制装置提高了控制电机的脉冲发送速度，作业效率大大提升，并能短距离通过手持设备进行操控，方便快捷。2、所述手持设备的加入，减轻了 STM32F103主控制器的数据处理量，同时提高了按键侦测的准确率，减少了程序代码，是系统更加稳定。由于手持设备的移动特性，也使对机械手的操作更加方便。3、所述主控制模块采用的STM32F103主控制器增加示教功能，在手持设备上选中示教功能后，可通过按键阵列调整各轴运动参数，进而保存下来，待下次开机后，即可按照上述参数使机械手自动运行；增加示教功能后，使机械手的适应性更好，可以针对不同的加工部件规划出不同的运动轨迹。4、所述运动控制模块采用专用的四轴运动控制芯片相比于PLC控制提高了脉冲的发送速度，使系统运行时的速度大大提高。并在在运动过程中，电机编码器实时的检测电机运行位置，并将电机当前运行位置实时反馈给所述四轴运动控制芯片，所述四轴运动控制芯片根据所述编码器反馈位置信号调整其运动算法，从而使所述运动能够进行精确的定位运动。
图1是本实用新型的一种上下料机械手运动控制装置的示意图；图2是本实用新型的一种上下料机械手运动控制装置的示教功能流程图；图3是本实用新型的一种上下料机械手运动控制装置的运动控制流程图。
具体实施方式
以下结合附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式
作进一步详细描述。以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。如图1所示，一种上下料机械手运动控制装置，包括主控制模块、运动控制模块以及用于手持设备上的人机交互模块，所述主控制模块与运动控制模块通过AHB系统总线连接，所述主控制模块与人机交互模块通过RS232串口连接；所述主控制模块包括STM32F103主控制器1、外扩存储器6以及外围设备，所述STM32F103主控制器I连接所述外扩存储器6和外围设备；所述运动控制模块包括四轴运动控制芯片2、伺服电机12、运动执行机构13以及反馈信号模块14，所述四轴运动控制芯片2通过所述伺服电机12控制所述运动执行机构13，所述运动执行机构13通过所述反馈信号模块14反馈于所述四轴运动控制芯片2 ；所述人机交互模块包括STM32F103从控制器3、液晶显示板9、按键芯片10以及按键阵列11，所述STM32F103从控制器3分别连接所述液晶显示板9和按键芯片10，所述按键芯片10连接所述按键阵列11。所述外围设备包括气动单元驱动电路5、SD卡接口 8及状态指示模块7,所述STM32F103主控制器I通过AHB系统总线连接所述外围设备。所述运动控制模块还包括交流伺服驱动器4，所述四轴运动控制芯片2通过交流伺服驱动器4与所述伺服电机12连接。所述STM32F103从控制器3通过AHB系统总线与所述液晶显示板9以及按键芯片10连接。所述手持设备通过所述按键阵列11读取键值从而对所述STM32F103主控制器I发送不同的控制命令编码。通过AHB系统总线连接，可以提高其数据传递速度。所述主控制模块与人机交互模块通过RS232串口连接，用于传递命令和系统状态参数。所述STM32F103从控制器3与所述按键芯片10连接，所述按键芯片10用于驱动所述按键阵列11，将按键值传递给从STM32F103从控制器3，并由其将按键值反馈给STM32F103主控制芯片1，STM32F103主控制芯片I做出处理后，发送处理结果到各个模块。STM32F103从控制器接收到处理结果后，通过其连接的液晶显示板9显示出处理结果。所述四轴运动控制芯片2用于轨迹的规划及运算，接受STM32F103主控制芯片I命令，发出高速脉冲到交流伺服驱动器4，进而驱动X轴伺服电机、Y轴伺服电机、Z轴伺服电机以及P轴伺服电机。所述SD卡接口 8为系统扩展，在程序运行错误或需调整时使用。所述外扩存储器6用于存储系统程序或一些大量数据资料。
图2所示为示教功能流程图。进入示教模式后，通过按键和显示屏，选中某个轴的电机。之后在线调整参数，同时观察机械手的运行轨迹是否达到预期位置，达到要求后确定并返回。以此类推，直到机械手运动达到要求。在此过程中，系统会自动记录各个轴的运动参数，待下次运动时可直接调用这些参数，使机械手自动运动。通过示数，可以大大增加机械手的适应性，只要在机械手的运动空间内，均可使用，并且通过手持设备来调整参数使调整更加方便直观。图3所示为运动控制流程图。用户用手持设备通过按键阵列向主控制器发送控制命令，主控制器根据传来的数据进行分析处理，进而配置运动参数，向运动控制模块发出脉冲。运动控制模块通过交流伺服驱动器、伺服电机等来驱动运动执行机构，完成各个轴的动作。在此过程中，报警、限位、位置信息等传感器信号反馈给主控制器，主控制器对这些信号的处理结果传递给手持设备上的从控制器，进而实时显示在液晶显示板上。以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，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技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。
权利要求1.一种上下料机械手运动控制装置，其特征在于:包括主控制模块、运动控制模块以及用于手持设备上的人机交互模块，所述主控制模块与运动控制模块通过AHB系统总线连接，所述主控制模块与人机交互模块通过RS232串口连接； 所述主控制模块包括STM32F103主控制器(I)、外扩存储器￠)以及外围设备，所述STM32F103主控制器(I)连接所述外扩存储器(6)和外围设备； 所述运动控制模块包括四轴运动控制芯片(2)、伺服电机(12)、运动执行机构(13)以及反馈信号模块(14)，所述四轴运动控制芯片(2)通过所述伺服电机(12)控制所述运动执行机构(13)，所述运动执行机构(13)通过所述反馈信号模块(14)反馈于所述四轴运动控制芯片⑵； 所述人机交互模块包括STM32F103从控制器(3)、液晶显示板(9)、按键芯片(10)以及按键阵列(11)，所述3了102 103从控制器(3)分别连接所述液晶显示板(9)和按键芯片(10)，所述按键芯片(10)连接所述按键阵列(11)。
2.根据权利要求1所述的上下料机械手运动控制装置，其特征在于:所述外围设备包括气动单元驱动电路(5)、SD卡接口⑶及状态指示模块(7)，所述STM32F103主控制器(I)通过AHB系统总线连接所述外围设备。
3.根据权利要求1所述的上下料机械手运动控制装置，其特征在于:所述运动控制模块还包括交流伺服驱动器(4)，所述四轴运动控制芯片(2)通过交流伺服驱动器(4)与所述伺服电机(12)连接。
4.根据权利要求1所述的上下料机械手运动控制装置，其特征在于:所述STM32F103从控制器⑶通过AHB系统总线与所述液晶显示板(9)以及按键芯片(10)连接。
5.根据权利要求4所述的上下料机械手运动控制装置，其特征在于:所述手持设备通过所述按键阵列(11)读取键值，从而对所述STM32F103主控制器(I)发送不同的控制命令 编码。
专利摘要本实用新型公开了一种上下料机械手运动控制装置，包括主控制模块、运动控制模块以及用于手持设备上的人机交互模块，所述主控制模块与运动控制模块通过AHB系统总线连接，所述主控制模块与人机交互模块通过RS232串口连接。人机交互模块使用另一块STM32微处理器快速处理按键值，完成与主STM32微处理器的短距离通信，并快速送显。本实用新型提出的基于ARM核的STM32微处理器的机械手运动控制装置提高了控制电机的脉冲发送速度，作业效率大大提升，并能短距离通过手持设备进行操控，方便快捷。
文档编号B25J13/00GK203109951SQ201320030998
公开日2013年8月7日 申请日期2013年1月17日 优先权日2013年1月17日
发明者叶晓东, 卢林林, 李志强, 赵汉宾, 项莹莹 申请人:常州先进制造技术研究所