一种兼容多接口的智能机械手伺服电机控制系统的制作方法

本实用新型涉及智能机械手伺服电机控制领域，尤其涉及一种兼容多接口的智能机械手伺服电机控制系统。

背景技术：

在现代工业领域，用智能机械手控制系统替代人工作业已经成为主流应用。当前市场上智能机械手伺服控制系统（以下简称机械手系统）主要实现方式有两种：1、通过调制脉冲信号控制伺服电机方式；2、通过 RTEX 接口协议信号控制伺服电机方式。

其中第一种调制脉冲信号控制伺服电机方式是通过调制脉冲信号的频率来改变伺服电机的转速，它的特点是并联连接，一组脉冲接口控制一个伺服电机。这就导致在多轴电机控制系统中脉冲信号的扩展性比较差，在用户需要用多3轴以上的伺服系统时，就需要增加更多的脉冲控制端口，大大增加系统控制板的PCB尺寸以及生产成本。第二种RJ45 网络接口信号控制伺服电机方式是通过 RJ45 接口通讯协议控制伺服电机，它的特点是串联连接，通过访问电机伺服的物理地址来控制电机伺服，在控制系统中只需要一个RJ45 接口的输出和一个 RJ45接口的输入就可以实现多个电机的控制。在用户使用6轴甚至更多的伺服系统时也只需要一个输入和一个输出端口就可以实现，节省的 PCB 的尺寸和成本。

由于这两种控制方式的通讯信号协议不同，导致当前市场上机械手系统产品混乱，每家公司都有自己的信号通讯协议，互相之间不能兼容。用户在需要更换不同的控制系统时必须把整个的控制系统全部换掉，机械手上的所有连接信号线都需要重新连接，增加用户实用难度，浪费企业生产时间，增加机械手维护成本。

因此，现有技术存在缺陷，需要改进。

技术实现要素：

本实用新型的目的是克服现有技术的不足，提供一种兼容多接口的智能机械手伺服电机控制系统。

本实用新型的技术方案如下：

一种兼容多接口的智能机械手伺服电机控制系统，包括机械手控制系统主板、RTEX伺服电机驱动模块、 PWM伺服电机驱动电路模块、RTEX协议接口伺服电机、PWM接口伺服电机、模式切换模块；所述RTEX协议接口伺服电机经RTEX伺服电机驱动模块与机械手控制系统主板连接；所述PWM接口伺服电机经PWM伺服电机驱动电路模块与机械手控制系统主板连接，所述模式切换模块用于控制机械手控制系统主板在PWM 接口工作模式和 RTEX 接口工作模式的切换。

较佳地，所述模式切换模块为手持控制器，其与机械手控制系统主板无线连接。

较佳地，所述机械手控制系统主板包含一主控芯片，其型号为TMS320F28335。

较佳地，所述RTEX伺服电机驱动模块包括BCM5221模块、及与之通信连接的MNM1221模块。

较佳地，所述PWM伺服电机驱动电路模块包括PWM脉冲信号驱动电路、伺服电机输入/输出控制电路。

采用上述方案，本实用新型兼容脉冲接口与 RTEX 网络接口信号，可以很方便的实现不同接口的伺服电机型号更换，降低用户使用难度，节约系统更换时间，减小机械手的维护成本等问题，可以很方便实现单轴，两轴与多轴系统扩展的更换。

附图说明

图1为本实用新型伺服电机PWM接口和RTEX 协议接口兼容方框图；

图2为本实用新型中系统切换框图；

图3为选择PWM 伺服电机工作模式的框图；

图4为选择RTEX 伺服电机工作模式的框图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例，对本实用新型进行详细说明。

图1为伺服电机PWM接口和RTEX 协议接口兼容方框图，兼容 RTEX 接口电机伺服与 PWM 接口电机伺服主要包含三大模块部分：机械手控制系统主板、RTEX 电机伺服驱动模块和 PWM 电机伺服驱动电路模块；其中RTEX协议接口伺服电机经RTEX伺服电机驱动模块与机械手控制系统主板连接； PWM接口伺服电机经PWM伺服电机驱动电路模块与机械手控制系统主板连接。当用户使用其中一种通讯方式的电机伺服时，只需要插入相对应的驱动模块电路就可以很方便实现用户需要的伺服控制系统。

图2为系统切换框图，在用户的手持控制器上有系统工作模式选择，可以控制系统主板在 PWM 接口工作模式和 RTEX 接口工作模式的切换动作。

图3为选择PWM 伺服电机工作模式的框图，在用户使用简单型的单轴机械手设备操作时，只需要接入一个PWM 伺服电机驱动模块接口控制一个伺服电机。如果用户需要使用两轴机械手设备操作，则只需要再并联接入一个PWM 伺服电机驱动模块接口控制第二个伺服电机即可。本机械手控制系统主板软件默认工作在 PWM 伺服电机驱动模式，所以在上电工作后可以直接控制 PWM 伺服电机驱动。

单轴或两轴机械手设备操作工作流程如下：

（1）、插入 PWM 伺服电机驱动电路模块到系统控制主板；

（2）、给伺服电机输入输出端口提供 24V 电源电压，并连接伺服电机的 PWM 信号，电机正反转控制输入信号，伺服编码器的输出信号，报警输出信号及伺服电机的使能控制输入信号；

（3）、主控芯片 TMS320F28335先发送一个伺服电机使能信号，让伺服电机进入工作模式；

（4）、主控芯片 TMS320F28335 输出单端PWM 信号；

（5）、PWM 脉冲信号驱动电路将主控芯片 TMS320F28335输出的单端 PWM 信号转换成差分 PWM 信号直接控制伺服电机工作；

（6）、伺服电机工作后，将会反馈输出转速，转矩，方向等状态信息，经由伺服编码器输出信号反馈给电机伺服输入控制电路，最后反馈到主控芯片 TMS320F2835；

（7）、主控芯片 TMS320F2835读出伺服电机的运转状态，根据读取到的数据调整输出的 PWM 信号，从而达到精准控制 PWM 电机伺服。

图4为选择RTEX 伺服电机工作模式的框图，在用户使用较复杂的3轴、6轴甚至扩展更多机械手设备操作时，可以使用RTEX 协议接口的伺服电机。用户可以根据需要使用的机械手数量，直接串联连接最多 32个伺服电机控制。

工作流程如下：

（1）、插入RTEX 伺服电机驱动模块到控制系统主板；

（2）、连接电机伺服的 RTEX 输入、输出接口到RTEX 伺服电机驱动模块；

（3）、RTEX 伺服驱动模块检测到 RTEX 接口信号后将输出一个RTEX 设备检测信号给主控芯片；

（4）、主控芯片判断到有 RTEX 设备接入后，主控系统将进入 RTEX 工作模式，如果主控芯片没有检测到RTEX 设备接入信号，主控系统将默认进入脉冲控制模式；

（5）、主控芯片通过模拟的 SDRAM 信号接口与 MNM1221 芯片通讯，发出请求连接伺服电机信号；

（6）、MNM1221芯片与 BCM5221 芯片通过以太网物理层接口协议通讯；

（7）、BCM5221发送请求联机信号给RTEX接口电机伺服；

（8）、电机伺服接收到联机信号后，返回一个联机工作信号给 BCM5221；

（9）、BCM5221芯片将返回的联机工作信号经过MNM1221传回主控芯片 TMS320F28335；

（10）、主控芯片成功接收伺服返回的联机工作信号后，系统连接成功。

以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用于限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。