一种拖动编程的无线示教手柄装置的制作方法

本实用新型涉及工业机器人示教领域，具体的说是一种拖动编程的无线示教手柄装置。

背景技术：

目前，工业领域对自动化和机器人的需求越来越大，工业机器人的生产和销售数量逐渐增加，但大部分的工业机器人编程方式对操作人员的技能要求较高，需要一种由工人直接手动示范操作，由机器人记忆操作路径和步骤的示教编程方式，有利于工业机器人的快速现场部署应用，降低上手难度。

拖动编程方式广泛应用于喷涂机器人行业，用于完成机器人前期示教功能，使机器人在后期产品批量生产时能自主完成对产品喷漆作业。目前普通示教器的拖动手柄与机器人控制器采用有线方式进行连接，而很多情况下机器人是安装于的位置比较狭小，如果手柄连接电缆，会造成拖动过程干涉，影响编程质量和效率。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题在于提出了一种拖动编程的无线示教手柄装置，解决了有线示教线缆容易造成阻碍的弊端，提高了示教编程效率。

本实用新型所要解决的技术问题采用以下技术方案来实现：

一种拖动编程的无线示教手柄装置，包括手柄发射端和接收终端，所述手柄发射端通过无线通讯模块与所述接收终端建立连接，所述手柄发射端包括手柄主控MCU，所述手柄主控MCU连接有LED状态灯用于指示按键状态，所述手柄主控MCU连接有按键模块用于读取按键状态，所述手柄主控MCU连接有第一无线通讯模块用于发送按键状态与接收机器人状态信号。

所述接收终端包括接收主控MCU，所述接收主控MCU连接于所述控制信号驱动电路用于控制信号输出与控制信号状态指示，所述接收主控MCU连接有第二无线通讯模块用于与手柄建立无线通讯连接，所述接收主控MCU连接有输入信号检测电路用于机器人PLC控制器的输入信号检测，确定机器人当前工作状态。

进一步地，所述手柄主控MCU使用STM8处理器；

所述LED状态灯包括红、绿、蓝三色灯通过所述手柄主控MCU的IO端口控制指示当前手柄及终端工作状态；

所述按键模块包括6个轻触按键开关和1个拨动开关，通过所述手柄主控MCU的IO端口读取按键状态；

所述手柄主控MCU通过SPI端口连接于所述第一无线通讯模块用于接收机器人回传信息以及发送手柄操作信息。

进一步地，所述接收主控MCU通过SPI端口连接于所述第二无线通讯模块实现无线指令收发，所述控制信号驱动电路包括7个NPN三极管驱动的继电器电路以及第一连接端子，所述接收主控MCU的IO端口输出对应于接收到的手柄按键的控制信号，控制所述NPN三极管的通断，所述NPN三极管控制所述继电器将24V控制信号连接至所述第一连接端子，通过线缆将所述第一连接端子的信号输入PLC控制器。

进一步地，所述输入信号检测电路包括6路光耦与第二连接端子，所述第二连接端子通过线缆将PLC控制器的输出信号接入，通过所述光耦隔离，将信号输入至所述接收主控MCU的IO端口。

本实用新型的有益效果是：

(1)使用无线传输方式示教，摆脱了线缆束缚，操作便捷，效率高；

(2)实现手柄与机器人双向通信控制，能够实时查看机器人状态。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

图1为本实用新型的手柄发射端电路框图；

图2为本实用新型的接收终端电路框图；

图3为本实用新型的手柄主控MCU电路图；

图4为本实用新型的按键模块电路图；

图5为本实用新型的接收主控MCU电路图；

图6为本实用新型的控制信号驱动电路图；

图7为本实用新型的输入信号检测电路图。

具体实施方式

为了使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面对本实用新型进一步阐述。

一种拖动编程的无线示教手柄装置，包括安装在机器人末端的无线手柄发射端和安装于机器人控制柜内的控制信号接收终端，所述手柄发射端通过无线通讯模块与所述接收终端建立连接。

如图1所示的手柄发射端电路框图：

所述手柄发射端包括手柄主控MCU1，所述手柄主控MCU1连接有LED状态灯2用于指示按键状态，所述手柄主控MCU1连接有按键模块3用于读取按键状态，所述手柄主控MCU1连接有第一无线通讯模块4用于发送按键状态与接收机器人状态信号，此外系统电源为上述设备提供电源，系统电源可从机器人末端线缆接入或使用手柄内部自带的电池。

如图2所示的接收终端电路框图：

所述接收终端包括接收主控MCU5，所述接收主控MCU5连接于所述控制信号驱动电路6用于控制信号输出与控制信号状态指示，所述接收主控MCU5连接有第二无线通讯模块7用于与手柄建立无线通讯连接，所述接收主控MCU5连接有输入信号检测电路8用于机器人PLC控制器的输入信号检测，确定机器人当前工作状态。

所述接收终端从机器人控制电路中接入24V电源，通过电压转换，降压处理后得到系统电源为上述接收终端电路供电。

如图3所示的手柄主控MCU电路图：

所述手柄主控MCU1包括第一控制芯片U1，采用了型号为STM8L151G6处理器作为控制器，其中8-10脚作为按键输入IO端口，23-25脚作为分别作为绿灯、蓝灯、红灯的指示引脚；

所述第一控制芯片U1的15-19脚作为SPI通信端口，27脚、20脚、21脚作为数据端口连接于所述第一无线通讯模块4进行数据交换传输。

如图4所示的按键模块电路图：

所述按键模块3包括拨动开关S2、6个微动开关K1-K6，所述拨动开关与微动开关K1-K6共7个按键的一端连接3.3V电压，另一端分别对应连接于所述第一控制芯片U1的8脚、14脚、13脚、12脚、11脚、10脚、9脚通过芯片的IO输入检测电平变化，由于每个按键输入检测引脚连接有下拉电阻，当按键按下时对应端口输入高电平，通过电平变化使用中断检测到对应按键按下。

如图5所示的接收主控MCU电路图：

所述接收主控MCU5包括第二控制芯片U2，采用了型号为STM8L151G6处理器作为控制器，其中所述第二控制芯片U2的13脚、14脚、24脚、23脚、3脚、2脚作为信号输入端口读取PLC控制器传输过来的信号，12脚、11脚、10脚、9脚、8脚、5脚、4脚、20脚、21脚、22脚输出10路控制信号，15-19脚作为SPI端口、25-27脚作为数据端口连接于所述第二无线通讯模块7实现无线指令收发。

如图6所示的控制信号驱动电路图：

由于机器人使用的PLC控制器使用24V电压作为信号电平，而单片机系统对应的3.3V电平不匹配，需要使用继电器将3.3V控制信号转换为24V控制信号接入PLC控制器中，同时继电器的使用隔离了接收终端与PLC控制器，防止信号干扰。

所述控制信号驱动电路6包括7个NPN三极管驱动的继电器电路以及第一连接端子J1，所述接收主控MCU5的IO端口输出对应于接收到的手柄按键的控制信号，控制所述NPN三极管的通断，所述NPN三极管控制所述继电器将24V控制信号连接至所述第一连接端子J1，通过线缆将所述第一连接端子J1的信号输入PLC控制器。

所述继电器使用常开型继电器，所述NPN三极管的基极接收到第二控制芯片U2对应端口发出的高电平控制信号后导通接地，继电器吸合，将24V电平通过所述第一连接端子J1输出到机器人的PLC控制器中。

如图7所示的输入信号检测电路图：

机器人的PLC控制器输出信号电平为24V，代表机器人的工作状态，所述输入信号检测电路8包括6路光耦与第二连接端子J2，所述第二连接端子J2通过线缆将PLC控制器的输出信号接入，通过所述光耦隔离作用，将信号输入至所述接收主控MCU5的IO端口。

本实用新型的工作流程为：

使用无线手柄拖动机械臂，根据实际需要操作手柄上的按钮，发送各种控制指令到无线接收终端，接收终端接收到手柄发送到的控制指令并解析，终端根据指令解析的结果输出对应控制信号到机器人控制柜内的PLC中，同时PLC控制器输出状态信号至无线接收终端，通过无线传输模块将信息回传到手柄，使用LED信号灯进行状态显示。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。