专利名称：用于电动机械手的控制系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种控制系统，特别是涉及一种用于电动机械手的控制系统。
背景技术：
目前在工业生产中半自动或手动机械手的应用非常广泛，现有的机械手的主要控
制方式有根据工作路径预先编制好控制机械手运动部分的程序，使用时按照编制好的程
序执行，自动实现相应的运动要求。其它部分或全部采用手动控制方式。现有的机械手手动
控制大多采用按钮来进行升降或行走方向等的运动控制，按钮控制通常只有单速或双速， 这种结构不能满足工业控制中对精确定位和快速移动的要求，操作非常不便；另外也有采
用电位器来控制机械手运动速度的方式，但存在着机械传动误差较大，寿命有限，无法实时 快速响应的缺点。因此，现有机械手的控制方式均不能够实时反应人对机器的实时移动的 要求，无法满足操作者对于机械手实时快速响应和实时反映操作意图的要求，严重影响操 作性能，同时控制机械手的运动费力费时。
发明内容本实用新型的目的是提供一种用于电动机械手的控制系统，能够实时对操作者的 操作作出反应，能够实时控制机械手的动作，定位比较准确，反应比较灵敏，能够满足工业 中对精确定位和快速移动的要求。
本实用新型为了达到上述的目的，所采取的技术方案是 提供一种用于电动机械手的控制系统，包括控制手以及与控制手相连接的力伺服 反馈控制系统；所述控制手接受控制力的信号后传送给力伺服反馈控制系统，力伺服反馈 控制系统根据控制手传送控制力的大小和方向控制所述电动机械手的运动速度和方向。 所述力伺服反馈控制系统与控制手的连接可以是电连接，或者是通讯连接。 所述控制手包括至少一个拉压力传感器。 所述力伺服反馈控制系统包括至少一个力伺服控制器，至少一个驱动器和至少一 个电动机。 如上述的结构，所述控制手内的拉压力传感器接受控制力的信号后传送给力伺服 反馈控制系统内的力伺服控制器，力伺服控制器根据控制力的大小和方向，启动驱动器，驱 动器驱动电动机带动所述电动机械手运动，随之吊于电动机械手上的被吊件按照力伺服控 制器控制的速度和方向运动。 本实用新型的力伺服控制的电动机械手效益显著。 參如上述本实用新型的结构，因为本实用新型包括控制手，操作者通过控制手内
的拉压力传感器输入控制指令。当操作者触碰拉压力传感器的受力点时，拉压力传感器立 即将触碰产生的力转换成相应的电信号，传送给力伺服反馈控制系统中的力伺服控制器， 力伺服控制器根据该信号的大小和方向去启动驱动器，驱动器驱动电动机按照该信号的大 小和方向转动，并带动所述电动机械手运动，使其被吊件按照要求送到位置。所以操作者通过控制手实时控制力伺服反馈控制系统达到操作者的操作意图，使所述电动机械手成为操 作者自己的手一样动作。因此其运动能实时反应出操作者对电动机械手的控制要求，满足 工业控制中对精确定位和快速移动的需要，并且解决了操作不便，控制费时费力，操作性能 低下的弊端，大大降低了操作者的劳动强度。 參如上述本实用新型的结构，因为本实用新型包括力伺服反馈控制系统，通过力
伺服反馈控制系统内的力伺服控制器对控制手输入的控制信号进行控制，根据操作者在控 制手的拉压力传感器上施加的力的大小和方向实时输出控制信号给驱动器，驱动器驱动电 动机工作，电动机带动所述电动机械手运作。所以力伺服反馈控制系统使电动机械手在控 制中具有定位准确，反应灵敏，响应快，无滞后，运动平稳，无冲击抖动的优点。既解决了现 有技术中传统机械手的按钮式控制需要反复点动按钮控制中存在的定位困难问题，又解决 了传统机械手采用电位器控制的由于机械传动和磨损造成的定位不准确以及响应存在滞 后的问题。 參如上述本实用新型的结构，因为本实用新型中包括力伺服反馈控制系统与控制
手的连接可以是电连接，或者是通讯连接，即控制手可以灵活的选择安装位置。当需要在一 些不适合操作人员进入的工作现场使用电动机械手实施吊装作业时，操作者能够在远离工 作现场通过控制手远程输入控制指令，即控制手通过无线发射传送给力伺服反馈控制系统 的控制力信号，远距离地控制电动机械手的动作，提高了操作者在使用时的安全系数，保障 人身及设备的安全。
图1是本实用新型用于电动机械手的控制系统一实施例的结构示意图； 图2是本实用新型用于电动机械手一实施例的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图和实施例进一步说明本实用新型用于电动机械手的控制系统的结 构特征。
图1是本实用新型用于电动机械手的控制系统一实施例的结构示意图。如图1所
示，本实用新型用于电动机械手的控制系统，包括控制手l以及与控制手l相连接的力伺服 反馈控制系统2。 所述控制手1包括至少一个拉压力传感器。如图1所示，在本实施例中，包括三 个拉压力传感器11、12、13。如图1所示，三个拉压力传感器11、12、13成三维方向上安置， 分布在前后、左右、上下三个方向上，分别采集施加在拉压力传感器11、12、13上的前后、左 右、上下方向上的作用力。 如图1所示，在本实施例中，所述控制手1内还包括与拉压力传感器H、12、13输 出端电连接的放大器14。其放大器14将拉压力传感器11、12、13输出的电信号放大后，传 送给力伺服反馈控制系统2。 如图1所示，在本实施例中，所述控制手1内还包括连接于所述控制手1输出端的
无线发射模块15。在本实施例中，无线发射模块15连接于放大器14的输出端。 所述控制手1为了方便操作者碰触拉压力传感器，在控制手1内还包括安装于拉压力传感器11、12、13受力点上的控制手柄(图上无显示)。控制手柄的一端安装于拉压力 传感器受力点上。当操作者触动控制手柄时，控制手柄上的力传递给拉压力传感器，拉压力 传感器将力的大小转换为电信号，力的方向转换为电信号的正与负，电信号通过放大器放 大后传送给力伺服反馈控制系统2。 所述力伺服反馈控制系统2包括至少一个力伺服控制器，至少一个驱动器和至少 一个电动机。如图l所示，在本实施例中，所述力伺服反馈控制系统2包括一个力伺服控制 器21，一个驱动器22和一个电动机23。 如图l所示，在本实施例中，所述力伺服反馈系统2内还包括连接于输入端上的与 控制手l内无线发射模块15相对应的无线接收模块24。在本实施例中，连接于力伺服控制 器21的输入端。 所述力伺服反馈控制系统2与控制手1的连接可以是电连接，或者是通讯连接。 当所述控制手1内包括连接于输出端上的无线发射模块15时；所述力伺服反馈系统2内包 括连接于输入端上的与控制手1内无线发射模块15相对应的无线接收模块24(如图1所 示)；则控制手1与力伺服反馈控制系统2之间的连接为通讯连接。因此，控制手l可以远 距离地(远离所述电动机械手的使用现场)控制电动机械手(如图2所示)。 在本实施例中，所述拉压力传感器11、12、13采用的是由上海天沐自动化仪表有 限公司提供的称重传感器，型号为NS-TH5系列，配置有经过定标的放大器，能够在受到拉 力和压力时都线性输出成比例的电信号。 如图1所示，所述控制手1内的拉压力传感器11、12、13接受控制力的信号后传送 给力伺服反馈控制系统2内的力伺服控制器21，力伺服控制器21根据控制力的大小和方 向，启动驱动器22 ，驱动器22驱动电动机23带动所述电动机械手运动，随之吊于电动机械 手上的被吊件按照力伺服控制器21控制的速度和方向运动。 所述力伺服反馈控制系统2内的力伺服控制器21是内部存有相对应驱动器22开 关信号的可编程控制器。在本实例中，所述力伺服控制器21采用的是由上海天沐自动化仪 表有限公司提供的四位测量显示控制仪，型号为NS-YB04，它是一种内部存储有相对应驱动 驱动器开关信号(如电压信号0 +10V、0 -10V)和控制驱动器输出频率的可编程控制 器。 所述驱动器22是将电压信号变为频率信号的功率放大器。所述功率放大器可以 是变频器或是伺服驱动器或是步进驱动器。在本实施例中，所述驱动器22采用的是安川电 机公司提供的型号为VS-606V7的变频器。 所述电动机23可以是交或直流三相异步电动机或是伺服电动机或是步进电动机 等。在本实例中，采用的是交流三相异步电动机。 图2是本实用新型用于电动机械手一实施例的结构示意图。将上述图1所示的本 实用新型的控制系统用于机械手上，如图2所示，力伺服反馈控制系统2装于所述电动机械 手的的机械手本体3上，力伺服反馈控制系统2控制机械手本体3的运动速度和方向，使吊 于机械手本体3上的被吊件4被平稳地送到指定的位置上。所述控制手1放于远离电动机 械手的作业现场，控制手1通过无线发射模块15向力伺服反馈控制系统2发送控制力的信 号，力伺服反馈控制系统2通过无线接收模块24接收控制手1所发射的控制力信号，即力 伺服反馈控制系统2与控制手1之间是通讯连接。这就是当需要在一些不适合操作人员进入的工作现场应用电动机械手实施吊装作业时，操作者通过控制手内的控制手柄和拉压力 传感器输入控制信号，经过放大器放大后，通过无线发射模块传输给力伺服反馈控制系统 2，力伺服反馈控制系统2通过相对应的无线接收模块接收控制信号，并传送给力伺服控制 器21，力伺服控制器21输出控制信号给驱动器22，驱动器22控制电动机23带动机械手本 体3动作，执行吊装等作业。所以本实用新型的控制手可以远离作业现场，因此提高了操作 者的安全系数，保障人身及设备的安全。 在本实例中，所述机械手本体3是采用由上海永乾机电有限公司提供的电动助力 平衡吊，型号为EBC-75。 如上述的结构，本实用新型控制系统控制电动机械手的工作过程是 当操作者触动控制手1内的控制手柄时，即输入控制机械手动作的指令，与控制 手柄相连接的拉压力传感器11、12、13分别采集操作者施加在控制手柄上的作用力的大小 和方向，并转换成电信号。在本实施例中，3个拉压力传感器11 、 12、 13分别采集前后、左右、 上下三维方向上的作用力。采集到的(微弱)电信号送到放大器14内分别进行放大。在本 实施例中，若操作者对拉压力传感器施加的是压力，则拉压力传感器输出正电压信号，并由 放大器进行放大后，传送给力伺服控制器，力伺服控制器根据压力大小对应输出0 +10V 的电压信号；若操作者对拉压力传感器施加的是拉力，则拉压力传感器输出负电压信号，并 由放大器进行放大后传送给力伺服控制器，力伺服控制器根据拉力大小对应输出0 -10V 的电压信号。 所述力伺服控制器21内部存有相对应驱动器22的开关信号，它根据控制手1传 来的包括前后、左右、上下三维方向上的电压控制信号传送给驱动器22。即它将操作者在控 制手的控制手柄上施加的力的大小和方向信号转换成为控制相应驱动器22的工作信号， 传送给驱动器22。当驱动器22接收到正向工作的控制信号时(对应力伺服控制器0 +10V的电压信号)，接通电动机的正转信号，并根据驱动器22输出的控制信号将电压信号 转换成频率信号输出，控制电动机23的转速，即控制机械手本体3动作的快与慢；当驱动器 22接收反向工作的控制信号时(对应力伺服控制器0 -10V的电压信号)，接通电动机23 的反转信号，并根据驱动器22输出的控制信号将电压信号转换成频率信号输出，控制电动 机23的转速，即控制机械手本体3动作的快与慢。 由驱动器22输出的信号控制电动机23的正转/反转以及转速，电动机23带动机 械手本体3运动，随之吊于机械手本体3上的被吊件3按照操作者由控制手1输入的速度 和方向运动，完成吊装等作业。通过本实用新型控制系统控制的电动机械手操作者只需用 很小的力，就可以轻松的移动几十至上百公斤重的物体。当操作者施加给控制手柄上的力 较小时，拉压力传感器产生的电压也小，就可以控制机械手本体缓慢的上升或下降实现精 确定位，满足装配和移动精密和贵重的设备仪器等高精度作业的要求。当施加给控制手柄 上的力逐渐增大时，则拉压力传感器产生的电压也相应逐渐增大，这样就可以控制机械手 本体快速的上升或下降，縮短工作时间，节约时间成本。同时在快慢速变化中，由于操作者 施加给拉压力传感器的力是逐渐增加或减小，所以运动很平稳，没有可见冲击，可以很好的 保护被移动的物体(被吊件)。
权利要求一种用于电动机械手的控制系统，其特征在于包括控制手以及与控制手相连接的力伺服反馈控制系统；所述控制手接受控制力的信号后传送给力伺服反馈控制系统，力伺服反馈控制系统根据控制手传送控制力的大小和方向控制所述电动机械手的运动速度和方向。
2. 根据权利要求1所述的用于电动机械手的控制系统，其特征在于所述力伺服反馈控 制系统与控制手的连接是电连接或是通讯连接。
3. 根据权利要求1所述的用于电动机械手的控制系统，其特征在于所述控制手内包括 至少一个拉压力传感器。
4. 根据权利要求3所述的用于电动机械手的控制系统，其特征在于所述控制手内还包 括与拉压力传感器输出端电连接的放大器。
5. 根据权利要求3所述的用于电动机械手的控制系统，其特征在于所述控制手内还包 括安装于拉压力传感器受力点上的控制手柄。
6 根据权利要求3所述的用于电动机械手的控制系统，其特征在于所述控制手内还包 括连接于所述控制手输出端的无线发射模块。
7. 根据权利要求1所述的用于电动机械手的控制系统，其特征在于所述力伺服反馈控 制系统内包括至少一个力伺服控制器，至少一个驱动器和至少一个电动机；所述力伺服控 制器根据控制手传送控制力的大小和方向，启动驱动器，驱动器驱动电动机带动所述电动 机械手按照力伺服控制器控制的速度和方向运动。
8. 根据权利要求7或6所述的用于电动机械手的控制系统，其特征在于所述力伺服反 馈系统内还包括连接于输入端上的与控制手内无线发射模块相对应的无线接收模块。
9. 根据权利要求7所述的用于电动机械手的控制系统，其特征在于所述力伺服反馈控 制系统内的力伺服控制器是内部存有相对应启动驱动器的开关信号的可编程控制器。
10. 根据权利要求7所述的用于电动机械手的控制系统，其特征在于所述驱动器是将 电压信号变为频率信号的功率放大器。
专利摘要一种用于电动机械手的控制系统，它包括控制手以及与控制手相连接的力伺服反馈控制系统。所述控制手接受控制力的信号后传送给力伺服反馈控制系统，力伺服反馈控制系统根据控制手传送控制力的大小和方向控制所述电动机械手的运动速度和方向。所述控制系统用于电动机械手上，使电动机械手像操作者自己的手一样动作，具有定位准确，反应灵敏，运动平稳，无冲击抖动的特点。
文档编号B66C13/22GK201544232SQ20092021139
公开日2010年8月11日 申请日期2009年10月27日 优先权日2009年10月27日
发明者陈强 申请人:上海永乾机电有限公司