一种智能助力机械手手柄控制装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种智能助力机械手手柄控制装置。
【背景技术】
[0002]随着计算机技术、机械制造技术及自动控制理论的发展，我国工业在许多领域采用了机械手控制技术，尤其是近年以来，柔性制造技术和工厂的自动化技术不断应用生产实践，代替了许多繁重的体力劳动，工人的劳动条件在很大程度上得到了改善，现行的手柄控制装置多采用滑动变阻器，容易在现场出现故障，不利于实现多工作模式的切换，在物料搬运方面，不能实现精确的速度及位置控制。面对临时搬运和码放等情况，人机对话不完善，互动性不好，给生产带来不便。
【实用新型内容】
[0003]本实用新型的一个目的在于解决传统的人工搬运效率低以及传统机械手不能实现多工作模式的切换的技术问题。
[0004]为实现上述目的，根据本实用新型提出一种智能助力机械手手柄控制装置，它包括手柄以及与其连接的手柄控制器，所述手柄自上而下包括与钢丝绳连接的拉力传感器，与拉力传感器连接的手柄轴，所述手柄轴侧壁套接手柄套，下端连接承重端，所述手柄套上安装设定按钮，所述手柄套内壁与手柄轴之间设置光电开关，位移传感器，数字加速度计；所述手柄控制器包括电源，与电源连接的单片机和与所述单片机连接的设定按钮及光电开关外围电路，拉力传感器外围电路，位移传感器外围电路，数字加速度计外围电路，所述设定按钮、光电开关与设定按钮及光电开关外围电路电连接，所述数字加速度计与数字加速度计外围电路电连接，所述拉力传感器、位移传感器分别通过拉力放大器和位移放大器与拉力传感器外围电路，位移传感器外围电路电连接。
[0005]通过设置有操作手柄的机械手，可以实现在生产现场，人机之间展开协调配合，一同完成对现场工件按需调配、移动。提升模式时，光电开关将手柄套相对手柄轴上下移动作为开关量传输给手柄控制器，机械手系统即可获知有工件需要移动的需求，操作人员手握住操作手柄，向上或向下移动手柄套，机械手就向上或向下移动，位移传感器采集手柄套相对位移量作为提升速度控制参数。
[0006]在随动模式时，当操作人员手扶住工件，当向下施力于工件时，机械手向下运动，当向上施力于工件时，机械手向上移动，期间，拉力传感器采集施力的大小以实现提升速度控制。当工件接触地面或重量突然减小一半时，数字加速度计采集该信号，对机械手锁住，自动切换到提升模式。
[0007]提升模式时，结合手柄套上的设定开关是否有设定值，可实现位置控制模式，相当于普通升降设备的点位控制，在此模式时(先设定某位置为需要到达的位置及速度)，向上或向下移动手柄套，伺服电机编码器记录行进距离，位移传感器实现速度信号的提取，工件以设定速度移动到指定位置。
[0008]另外，根据本实用新型实施例可以具有如下附加的技术特征:
[0009]根据本实用新型的一个实施例，所述电源包括外部输入VCC24V，与VCC24V电源连接的电压转换芯片IC4，IC6，所述IC6输出VCC20V电压，所述电压转换芯片IC4正负输出端跨接滤波电容C801，C802输出VCC_5V电压，所述IC4正负输出端还与电压转换芯片IC5正负输入端连接，电容C803跨接IC5正负输入端，所述IC5正负输出端跨接电容C804，C805输出VCC_3.3V电压，电压转换芯片IC4、IC5、IC6共地连接。
[0010]根据本实用新型的一个实施例，所述设定按钮及光电开关外围电路包括安装在手柄套上的设定按钮，所述设定按钮包括两个按钮开关S701和S702，所述S701 —端与R701连接，所述S702 —端与R702连接，所述S701和S702 —端还分别与手柄控制器内部的单片机连接，所述R701和R702另一端与VCC24V连接，所述光电开关的电源输入端与VCC24V连接，信号端与手柄控制器内部的单片机连接，所述光电开关的电源接地端和S701和S702另一端共地连接。
[0011 ] 根据本实用新型的一个实施例，所述拉力传感器外围电路包括芯片IC2，所述芯片IC2引脚Rg-通过电阻R420与R421串联支路与引脚Rg+连接，引脚Vs+与电源VCC_5V连接，引脚REF与电容C416 —端、电阻R425 —端、滑动变阻器R426 —固定端、滑动输入端连接，滑动变阻器R426另一固定端与电阻R427 —端连接，电阻R425另一端与电源VCC_5V连接，电源VCC_5V与C415、R417、R418 —端连接，R417另一端分别与R419 —端、电容C412 —端、电阻R423 —端以及拉力传感器输入端Sig-连接，R418另一端与电容C412另一端、电阻R424 一端、电阻R422 —端以及拉力传感器输入端Sig+连接，R419另一端与电容C414 一端以及IC2放大器负输入端连接，电阻R422另一端与电容C413 —端以及IC2放大器正输入端连接，芯片IC2放大器引脚Vs-、电容C414另一端、电容C413另一端、电阻R424另一端、电阻R423另一端、电容C415另一端、R427另一端、C416另一端共地连接。
[0012]根据本实用新型的一个实施例，所述位移传感器外围电路包括芯片IC1，所述ICl的引脚VS+与电源VCC20V连接，引脚EXCl和引脚BIN-连接后与位移传感器的原边B端以及电阻R416 —端连接，引脚EXC2和引脚BIN+连接后与位移传感器的原边A端以及电阻R415 一端连接，引脚LEVl和LEV2通过电阻R401连接，引脚FREQl和FREQ2通过电容C401连接，引脚BFILTl和BFILT2通过C402连接，引脚AFILTl和AFILT2通过电容C403连接，引脚ACOWP-和ACOWP+分别与电阻R415另一端以及电阻R416另一端连接，电容C406支路，电阻R406与R407串联支路分别跨接在电阻R415、R416另一端之间，引脚AIN+、AIN-分别与位移传感器的副边a端和b端连接，引脚AIN-通过电阻R405，AC0WP-通过电阻R408，0FF1通过电阻R402，0FF2通过电阻R403以及引脚VS-共地连接，引脚SIGOUT通过电阻R404和电容C405并联支路与引脚FEEDBACK连接，引脚FEEDBACK通过电容C404与引脚0UTFILT连接，引脚SIGOUT通过电阻R413与运算放大器正输入端连接，运算放大器正输入端通过R414和C412并联支路接地，电源VCC20V与电容C407、C409、R409 一端连接，C407另一端与R409另一端连接后再与C408、C410、R410 一端以及ICl引脚SIGREF连接，C408、C409、C410、R410另一端共地连接，ICl引脚SIGREF通过R411与C411、R412 一端以及运算放大器负输入端连接，电容C411，电阻R412另一端与运算放大器输出端连接，运算放大器输出端与手柄控制器连接。
[0013]根据本实用新型的一个实施例，所述数字加速度计外围电路包括与数字加速度计芯片IC3连接的接口 JPl，所述接口 JPl的VCC_3.3V引脚与芯片IC3的VDD1和VDD引脚连接，接口 JPl的INTU INT2引脚与芯片IC3的引脚INTU INT2连接，接口 JP的引脚SAO通过R605接地，接口 JP引脚EX_SCL与第一 NMOS功率管漏极连接，接口 JPl的VCC_5V引脚还通过上拉电阻R601与第一 NMOS功率管漏极连接，所述第一 NMOS功率管原极与R602一端以及数字加速度计芯片IC3引脚SCL连接，所述第一 NMOS功率管栅极以及R602另一端与接口 JPl的VCC_3.3V引脚连接，接口 JPl的EX_SCL引脚与手柄控制器内部的单片机I2C通讯；接口 JP引脚EX_SDA与第二 NMOS功率管漏极连接，接口 JPl的引脚VCC_5V还通过上拉电阻R603与第二 NMOS功率管漏极连接，所述第二 NMOS功率管原极与R604 —端以及数字加速度计芯片IC3引脚SDA连接，所述第二 NMOS功率管栅极以及R604另一端与接口 JPl的VCC_3.3V引脚连接，接口 JPl的EX_SDA引脚与手柄控制器内部的单片机I2C通讯，所述接口 JPl第三引脚和数字加速度计芯片IC3的引脚BYP通过C604共地连接。
[0014]根据本实用新型的一个实施例，所述手柄控制器还包括与所述单片机连接的显示器电路，所述显示器电路包括YB0802B IXD显示电路。
[0015]根据本实用新型的一个实施例，所述IC4为MC34063、所述IC5为TPS79333、所述IC6为LM317，所述芯片IC3为MMA8451数字三轴加速度计。
[0016]根据本实用新型的一个实施例，所述芯片ICl为AD698，所述位移传感器为LVDT。
[0017]根据本实用新型的一个实施例，所述芯片IC2为AD623。
[0018]通过CAN通信总线技术实现控制数据从手柄控制器经主控制器传递到伺服控制器。伺服控制器可以使伺服电机运行于位移模式、速度模式和扭矩模式，伺服电机轴端编码器将信号反馈到伺服控制器，与主控制器给定的控制参数比较，控制电机的速度和位置。电机驱动器通过CAN总线接口接收由伺服控制器给定的控制信号。电机实现很好的无极调速。实现工件的提升、下降及移动的稳定运行。
[0019]本发明运用多传感器，包括光电传感器、位移传感器、数字加速度计以及拉力传