一种水下作业机械手控制系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及自动控制装置【技术领域】，尤其是一种水下作业机械手控制系统。它包括舱内控制组件和舱外控制组件，舱内控制组件包括依次连接的操作手柄和第一传感器以及主控芯片，主控芯片还连接有触控PC；舱外控制组件包括依次连接的从控芯片、电液比例调节阀和油缸及马达控制器，从控芯片连接主控芯片，油缸及马达控制器连接机械手主体，油缸及马达控制器控制机械手主体的摆动或旋转动作；机械手主体上安装有第二传感器。本实用新型融合了开关式控制和主从式控制的各自优点，不但可以通过操作手柄进行机械手的操作也可以利用触控PC进行操作，增加了控制方式的可变性；其结构简单、提高了机械手的安全性及工作的准确性，具有很强的实用性。
【专利说明】一种水下作业机械手控制系统
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及自动控制装置【技术领域】，尤其是一种水下作业机械手控制系统。【背景技术】
[0002]水下作业机械手，实质上是一种特种机器人，其用以代替人类去完成一些水下作业任务，尤其是在深海探测领域被广泛应用，由于工作环境极为恶劣，因此，对机械手的控制系统具有较高的要求，以保证机械手安全、准确的工作。
[0003]现有的水下作业机械手的控制主要采用开关式控制或主从式控制方式。开关式控制即指机械手各关节的动作使用操作开关键来实现的，其依靠案件或者按钮对机械手的作业进行点动开关控制，其结构简单、成本低廉，但这样会对机械手上执行机构的油缸和马达造成加大的冲击，降低了机械手作业的精确度。主从式控制即指两个机械手通过多芯电缆或钢丝绳，使一个机械手随动另一个机械手，其能够快速方便的实现机械手各种姿态的动作，也避免了开关式控制操作中大量的开关键操作，工作的准确性较高，但是其系统结构较为复杂，造成控制难度增加，也会在一定程度上引起多任务之间相应的滞后，控制的同步性较差,而且成本相对较高。
实用新型内容
[0004]针对上述现有技术中存在的不足，本实用新型的目的在于提供一种控制结构简单、可靠性高、通用性强、使用方便、融合有开关式控制和主从式控制的各自优点的水下作业机械手控制系统。
[0005]为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案:
[0006]一种水下作业机械手控制系统，它包括舱内控制组件和舱外控制组件，所述舱内控制组件包括依次连接的操作手柄和用于监测操作手柄旋转角度的第一传感器以及主控芯片，所述主控芯片还连接有触控PC ；
[0007]所述舱外控制组件包括依次连接的从控芯片、电液比例调节阀和油缸及马达控制器，所述从控芯片连接主控芯片，所述油缸及马达控制器连接机械手主体，所述油缸及马达控制器控制机械手主体的摆动或旋转动作；
[0008]所述机械手主体上安装有与从控芯片连接的、用于检测机械手主体的直线位移和角度位移的第二传感器。
[0009]优选地，所述舱外控制组件还包括液压供油及补油装置，所述液压供油及补油装置分别与电液比例阀和油缸及马达控制器连接。
[0010]优选地，所述主控芯片还连接有直流供电模块，所述直流供电模块通过主控芯片向第一传感器、从控芯片和电液比例阀供电。
[0011]优选地，所述主控芯片通过RS-485总线连接从控芯片。
[0012]优选地，所述主控芯片通过RS-232-C总线连接触控PC。
[0013]优选地，所述主控芯片和从控芯片均为MSP430型16位单片机。[0014]由于采用了上述方案，本实用新型融合了开关式控制和主从式控制的各自优点，以单片机等控制芯片作为信号处理器，以传感器作为信号检测和闭环反馈媒介，以液压供油及补油装置和电液比例阀作为驱动装置，以油缸及马达控制器作为机械手主体动作的直接控制系统；同时，不但可以通过操作手柄进行机械手的操作也可以利用触控PC进行操作，增加了控制方式的可变性；其结构简单、提高了机械手的安全性及工作的准确性，具有很强的实用性。
【专利附图】
【附图说明】
[0015]图1是本实用新型实施例的控制原理图。
【具体实施方式】
[0016]以下结合附图对本实用新型的实施例进行详细说明，但是本实用新型可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。
[0017]如图1所示，本实施例的水下作业机械手控制系统，它包括用于为舱外的机械手提供控制源的舱内控制组件和接收舱内控制组件的控制指令并直接控制机械手动作的舱外控制组件。
[0018]其中，
[0019]舱内控制组件包括依次连接的操作手柄1、第一传感器2和主控芯片3 ；
[0020]操作手柄I供操作人员进行手动操控；
[0021]第一传感器2采用角度传感器，用以检测操作手柄I的旋转角度并将数据信息传递给主控芯片3 ；
[0022]主控芯片3采用MSP430型16位单片机，主要负责所有控制信号和实际信号的收集以及命令的执行，如输出机械手所需摆动及转动的直线和角度控制量；
[0023]同时为避免操作人员长时间操作操作手柄1，主控芯片3还通过RS-232-C总线连接有触控PC4。
[0024]舱外控制组件则包括依次连接的从控芯片5、电液比例调节阀6和油缸及马达控制器7;
[0025]从控芯片5采用MSP430型16位单片机，其通过RS-485总线与主控芯片3连接，其作用在于:一方面用于快速获取机械手在作业过程中的关节角度和手臂姿态信息，并且反馈回主控芯片3，另一方面用于接收主控芯片3传送的控制信号信息，如对电液比例调节阀6的开关控制信号，利用从控芯片6完成信号D/A转化并驱动电液比例调节阀6动作；
[0026]同时，在油缸及马达控制器7上还连接机械手主体8，最终通过油缸及马达控制器7完成机械手主体8的摆动或旋转动作控制；除此之外，在机械手主体8上还安装有与从控芯片5连接的、用于检测机械手主体的直线位移和角度位移的第二传感器9 ;如此，当机械手主体8动作时，产生的运动变化信号会经过第二传感器9进行检测反馈，被传送给从控芯片5以此来获取机械手的手臂位置和姿态信息，通过从控芯片5为位移和角度等机械手姿态信息的闭环控制做好准备。通过第二传感器9可以实现机械手运动位置的闭环控制，弥补了采用开关式控制的不足，提高了运动控制的精度，降低了位置控制的误差。
[0027]为合理驱动电液比例调节阀6，保证油缸和马达的正常伸缩和转动，舱外控制组件还包括液压供油及补油装置10，液压供油及补油装置10分别与电液比例阀6和油缸及马达控制器7连接。
[0028]同时，主控芯片3还连接有直流供电模块11，利用直流供电模块11通过主控芯片3向第一传感器2、从控芯片5和电液比例阀供电6以及其他控制装置进行供电，实现从舱内向舱外供电的目的。
[0029]以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的【技术领域】，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。
【权利要求】
1.一种水下作业机械手控制系统，它包括舱内控制组件和舱外控制组件，其特征在于: 所述舱内控制组件包括依次连接的操作手柄和用于监测操作手柄旋转角度的第一传感器以及主控芯片，所述主控芯片还连接有触控PC ； 所述舱外控制组件包括依次连接的从控芯片、电液比例调节阀和油缸及马达控制器，所述从控芯片连接主控芯片，所述油缸及马达控制器连接机械手主体，所述油缸及马达控制器控制机械手主体的摆动或旋转动作； 所述机械手主体上安装有与从控芯片连接的、用于检测机械手主体的直线位移和角度位移的第二传感器。
2.如权利要求1所述的一种水下作业机械手控制系统，其特征在于:所述舱外控制组件还包括液压供油及补油装置，所述液压供油及补油装置分别与电液比例阀和油缸及马达控制器连接。
3.如权利要求2所述的一种水下作业机械手控制系统，其特征在于:所述主控芯片还连接有直流供电模块，所述直流供电模块通过主控芯片向第一传感器、从控芯片和电液比例阀供电。
4.如权利要求1-3中任一项所述的一种水下作业机械手控制系统，其特征在于:所述主控芯片通过RS-485总线连接从控芯片。
5.如权利要求4所述的一种水下作业机械手控制系统，其特征在于:所述主控芯片通过RS-232-C总线连接触控PC。
6.如权利要求5所述的一种水下作业机械手控制系统，其特征在于:所述主控芯片和从控芯片均为MSP430型16位单片机。
【文档编号】B25J13/08GK203765628SQ201420082769
【公开日】2014年8月13日 申请日期:2014年2月26日 优先权日:2014年2月26日
【发明者】郭振 申请人:郭振