一种智能工业机器人控制系统的制作方法

本发明涉及机器人控制系统，具体涉及一种智能工业机器人控制系统。

背景技术：

工业机器人是面向工业领域的多关节机械手或多自由度的机器装置，它能自动执行工作，是靠自身动力和控制能力来实现各种功能的一种机器。它可以接受人类指挥，也可以按照预先编排的程序运行，现代的工业机器人还可以根据人工智能技术制定的原则纲领行动。已知最早的工业机器人，符合ISO定义是由“条例”格里菲斯P·泰勒于1937年完成并出版的杂志，1938年3月。几乎完全是用吊车状装置建成的件和动力由单个电动机。运动五轴是可能的，包括抢而抢旋转。自动化是用穿孔纸带通电螺线管，这将有利于起重机的控制杆的运动来实现的。该机器人可以在预先设定的图案叠积木。需要为每个所需的运动马达的转数，第一次绘制在坐标纸上。然后这个信息被转移到纸带上，从而也推动了机器人的单个马达。1997，克里斯舒特建造的机器人的完整副本。工业机器人在欧洲起飞相当快，既ABB机器人和库卡机器人带来机器人市场在1973年ABB机器人推出IRB6，世界上首位市售全电动微型处理器控制的机器人。前两个IRB6机器人被出售给马格努森在瑞典进行研磨和抛光管弯曲并在1974年1月被安装在生产同样是在1973年，库卡机器人建立了自己的第一个机器人，被称为FAMULUS，也1第一关节机器人具有6机电驱动轴。工业机器人是面向工业领域的多关节机械手或多自由度的机器装置，能自动执行工作，是靠自身动力和控制能力来实现各种功能的一种机器，可以接受人类指挥，也可以按照预先编排的程序运行，现代的工业机器人还可以根据人工智能技术制定的原则纲领行动。在专利号为CN201510309100的专利文件中，公开了一种工业机器人教学用微处理器的控制电路，包括第一模块、第二模块、第三模块、第四模块、第五模块和第六模块，第五模块分别与第一模块、第三模块、第四模块、第六模块相连接，第一模块连接有DDR芯片，DDR芯片与第二模块相连。本发明涉及多种电源电压，通过专门的电源转换芯片供给从而满足了外界的供电需求；采用DDR芯片实现对图像图形数据的存储；具有模数转换模块ADC，以实现高精度采集模拟量信号；采用NANDFLASH芯片，可存储大容量的程序和数据信息，且掉电不丢失，兼容10M、100M、1000M的以太网，以及双路高速USB2.0，大大提高了通信的速度和有效使用率。

上述专利文件通过专门的电源转换芯片供给从而满足了外界的供电需求；采用DDR芯片实现对图像图形数据的存储；具有模数转换模块ADC，以实现高精度采集模拟量信号；可外接触摸式液晶屏，主要用于显示工业机器人的状态、参数、坐标系、速度、程序等相关的应用信息。但是对于如何提供一种结构简单，操作便捷，安全性更高的智能工业机器人控制系统缺少技术性解决方案。

技术实现要素：

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种智能工业机器人控制系统，用于解决如何提供一种结构简单，操作便捷，安全性更高的智能工业机器人控制系统的问题。

(二)技术方案

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：

一种智能工业机器人控制系统，包括控制部分和操作机部分，所述控制部分包括智能控制装置、信息处理器和放大执行装置；其特征在于：包括过流保护电路、驱动电路、无线通信部分、超声波测距传感器电路和语音电路；所述驱动电路是一个全桥驱动电路，Q1，Q2，Q3，Q4四个三极管组成4个桥臂，Q5控制Q2和Q3的导通和关断，Q6控制Q1和Q4的导通和关断，驱动电路分别用于后轮动力驱动电路和前轮方向驱动电路，当1管脚为高电平，2管脚为低电平时时Q1和Q4导通，Q2和Q3截止，电动机正转；当1管脚为低电平，2管脚为高电平时时Q1和Q4截止，Q2和Q3导通，所述电动机反转，过流保护电路用于过流保护使用，所述无线通信部分用于无线通信远程连接，所述超声波测距传感器电路用于机器人的距离判定，所述语音电路用于语音输入和输出，实现语音控制识别。

优选的，所述过流保护电路是防止在电机正常运行时，电机出现超载或堵转而使得电枢绕组电流过大损害电机甚至引发火灾；另一方面是由于电机肩动时启动电流很大，往往不能直接启动，既需要等励磁绕组逐渐建立磁场后再正常运行，又希望电机以尽量快的速度肩动起来，过流保护对电流进行斩波，可以使电机安全快速地启动。

优选的，所述无线通信部分采用了TCP/IP协议，该协议是Internet上的通用协议，使用该协议，可以通过任何接入Internet的计算机来控制移动机器人，采用了HTTP协议，利用超文本来传递数据和控制命令。

优选的，所述超声波测距传感器电路包括超声波发射电路和超声波接收电路。

优选的，所述超声波发射电路由数字集成电路构成的超声波振荡电路，振荡器产生的高频电压信号通过电容C2隔除掉了信号中的直流量并给超声波换能器MA40S2S。其工作过程：U1A和UlB产生与超声波频率相对应的高频电压信号，该信号通过反向器U1C变为标准方波信号，再经功率放大，C2隔除直流信号后加在超声波换能器MA40S2S进行超声波发射。如果超声波换能器长时间加直流电压，会使其特性明显变差，因此一般对交流电压进行隔除直流处理。U2A为74ALS00与非门，control_port引脚为控制口，当control_port为高电平时，超声波换能器发射超声波信号。

优选的，所述超声波接收电路的超声波接收换能器采用MA40S2R，对换能器接收到的信号采用集成运算放大器LM324进行信号放大，经过三级放大后，通过电压比较器LM339将正弦信号转换为TTL脉冲信号，INT_Port与单片机中断管脚相连，当接收到中断信号后，单片机立即进入中断并对超声波信号进行处理和判断。

优选的，所述语音电路中VM IC提供传声器的电源，VSS是系统的模拟地，VCM为参考电压，1脚和2脚分别是传声器X1的正极、负极的输入引脚，当对着传声器讲话时，1脚和2脚将随着传声器输入的声音产生变化的波形，并在SPCE061A的两个端口处形成两路反相的波形，送到SPCE061A控制器内部的运算放大器进行音频放大，经过放大的音频信号，通过ADC转化器转化为数字量，保存到相应的寄存器中，然后对这些数字音频信号进行压缩、辨识、播放处理。

优选的，所述智能工业机器人控制系统还包括报警电路，所述报警电路中当电池电压低于44.5V时，触发输入2脚电压小于1/3VCC，3脚输出高电平，三极管Q2导通，驱动蜂鸣器Hl发声和发光二极管D1发光来报警；当电池电压高于48.5V时，触发输入6脚电压高于2/3VCC，3脚输出低电平，三极管Q2关断，停止报警。通过调整可调电阻W1和W2的阻值来设定上下限电压值，这种双限比较电路的设计可以有效防止电池欠压在临界点时电动机驱动器供电电源的抖动。

(三)有益效果

本发明的驱动电路是一个全桥驱动电路，过流保护电路是防止在电机正常运行时，电机出现超载或堵转而使得电枢绕组电流过大损害电机甚至引发火灾；另一方面是由于电机肩动时启动电流很大，往往不能直接启动，既需要等励磁绕组逐渐建立磁场后再正常运行，又希望电机以尽量快的速度肩动起来，过流保护对电流进行斩波，可以使电机安全快速地启动。无线通信部分用于无线通信远程连接，超声波测距传感器电路用于机器人的距离判定，语音电路用于语音输入和输出，实现语音控制识别，本发明结构简单，操作便捷，安全性更高，具有很强的创造性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明的控制部分结构框图；

图2是本发明的无线通信部分的系统图；

图3是本发明的语音电路的电路原理图；

图4是本发明的驱动电路原理图；

图5是本发明的超声波发射电路原理图；

图6是本发明的超声波接收电路原理图；

图7是本发明的报警电路原理图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

一种智能工业机器人控制系统，包括控制部分和操作机部分，控制部分包括智能控制装置、信息处理器和放大执行装置；包括过流保护电路、驱动电路、无线通信部分、超声波测距传感器电路和语音电路；如图4所示的驱动电路是一个全桥驱动电路，Q1，Q2，Q3，Q4四个三极管组成4个桥臂，Q5控制Q2和Q3的导通和关断，Q6控制Q1和Q4的导通和关断，驱动电路分别用于后轮动力驱动电路和前轮方向驱动电路，当1管脚为高电平，2管脚为低电平时时Q1和Q4导通，Q2和Q3截止，电动机正转；当1管脚为低电平，2管脚为高电平时时Q1和Q4截止，Q2和Q3导通，电动机反转，过流保护电路用于过流保护使用，无线通信部分用于无线通信远程连接，超声波测距传感器电路用于机器人的距离判定，语音电路用于语音输入和输出，实现语音控制识别。

优选的，过流保护电路是防止在电机正常运行时，电机出现超载或堵转而使得电枢绕组电流过大损害电机甚至引发火灾；另一方面是由于电机肩动时启动电流很大，往往不能直接启动，既需要等励磁绕组逐渐建立磁场后再正常运行，又希望电机以尽量快的速度肩动起来，过流保护对电流进行斩波，可以使电机安全快速地启动。

如图2所示的无线通信部分采用了TCP/IP协议，该协议是Internet上的通用协议，使用该协议，可以通过任何接入Internet的计算机来控制移动机器人，采用了HTTP协议，利用超文本来传递数据和控制命令。

优选的，超声波测距传感器电路包括超声波发射电路和超声波接收电路。

如图5所示超声波发射电路由数字集成电路构成的超声波振荡电路，振荡器产生的高频电压信号通过电容C2隔除掉了信号中的直流量并给超声波换能器MA40S2S。其工作过程：U1A和UlB产生与超声波频率相对应的高频电压信号，该信号通过反向器U1C变为标准方波信号，再经功率放大，C2隔除直流信号后加在超声波换能器MA40S2S进行超声波发射。如果超声波换能器长时间加直流电压，会使其特性明显变差，因此一般对交流电压进行隔除直流处理。U2A为74ALS00与非门，control_port引脚为控制口，当control_port为高电平时，超声波换能器发射超声波信号。

如图6所示的超声波接收电路的超声波接收换能器采用MA40S2R，对换能器接收到的信号采用集成运算放大器LM324进行信号放大，经过三级放大后，通过电压比较器LM339将正弦信号转换为TTL脉冲信号，INT_Port与单片机中断管脚相连，当接收到中断信号后，单片机立即进入中断并对超声波信号进行处理和判断。

如图3所示的语音电路中VM IC提供传声器的电源，VSS是系统的模拟地，VCM为参考电压，1脚和2脚分别是传声器X1的正极、负极的输入引脚，当对着传声器讲话时，1脚和2脚将随着传声器输入的声音产生变化的波形，并在SPCE061A的两个端口处形成两路反相的波形，送到SPCE061A控制器内部的运算放大器进行音频放大，经过放大的音频信号，通过ADC转化器转化为数字量，保存到相应的寄存器中，然后对这些数字音频信号进行压缩、辨识、播放处理。

如图7所示的报警电路，报警电路中当电池电压低于44.5V时，触发输入2脚电压小于1/3VCC，3脚输出高电平，三极管Q2导通，驱动蜂鸣器Hl发声和发光二极管D1发光来报警；当电池电压高于48.5V时，触发输入6脚电压高于2/3VCC，3脚输出低电平，三极管Q2关断，停止报警。通过调整可调电阻W1和W2的阻值来设定上下限电压值，这种双限比较电路的设计可以有效防止电池欠压在临界点时电动机驱动器供电电源的抖动。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。