CN103802105A - 机械手控制*** - Google Patents

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邓德智
褚明杰
刘一恒
曲道奎
徐方
李健
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Shenyang Siasun Robot and Automation Co Ltd
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    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00—Programme-controlled manipulators
    • B25J9/16—Programme controls
    • B25J9/1602—Programme controls characterised by the control system, structure, architecture
    • B25J9/161—Hardware, e.g. neural networks, fuzzy logic, interfaces, processor

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Abstract

一种机械手控制***，包括：主控制板、脉冲板、用户IO板、***IO板、用户IO接口板以及***IO接口板。其中，脉冲板、用户IO板以及***IO板通过总线与主控制板进行数据交互；主控制板处理脉冲板、用户IO板以及***IO板的数据，并发送控制信号至脉冲板、用户IO板与***IO板；脉冲板发送脉冲信号到伺服驱动器，伺服驱动器将脉冲信号转换为控制电流，控制电流控制伺服电机转动；用户IO板通过用户IO接口板与外部设备相连接，用户IO板与外部设备进行数据交互；***IO板通过***IO接口板与传感器以及手部电磁阀相连接，***IO板与传感器以及手部电磁阀进行数据交互。本发明提出的机械手控制***相比于传统的中型可编程控制器具有体积小、易扩展的优点。

Description

机械手控制***
技术领域
本发明涉及工业自动化控制技术，尤其涉及一种机械手控制***。
背景技术
现有的工业用机械手控制***主要采用可编程控制器（PLC）做为核心控制器件，PLC的缺点是体积较大、重量较重、各类通信协议扩展不方便，无法做高级算法运算等。由于工业用机械手***要求实时性高、可编程能力强且响应速度快，所以通常选用中型PLC作为控制器件。中型PLC通常由电源模块、CPU模块、数字量输入模块、数字量输出模块、位控模块、通信模块、模拟量输入模块以及模拟量输出模块组成，以上各模块之间需要通过PLC专用背板进行直列安装，安装后整个设备尺寸普遍偏大，较占空间。中型PLC与其他***进行通信时需要扩展相应的通信模块来实现对相应通信协议的支持，这将额外增加设备的体积与成本。
发明内容
本发明旨在解决上述现有技术中存在的问题，提出一种机械手控制***。
本发明提出的机械手控制***用于机械手控制，所述机械手包括伺服驱动器、伺服电机、小臂、传感器以及手部电磁阀，所述伺服驱动器与所述伺服电机连接，所述伺服电机与所述小臂传动连接，所述传感器以及所述手部电磁阀安置在所述小臂上。所述控制***包括：主控制板、脉冲板、用户IO板、***IO板、用户IO接口板以及***IO接口板。其中，所述脉冲板、用户IO板以及***IO板通过总线与所述主控制板进行数据交互；所述主控制板处理所述脉冲板、用户IO板以及***IO板的数据，并发送控制信号至所述脉冲板、用户IO板与***IO板；所述脉冲板发送脉冲信号到所述伺服驱动器，所述伺服驱动器将所述脉冲信号转换为控制电流，所述控制电流控制所述伺服电机转动；所述用户IO板通过所述用户IO接口板与外部设备相连接，所述用户IO板与所述外部设备进行数据交互；所述***IO板通过所述***IO接口板与所述传感器以及所述手部电磁阀相连接，所述***IO板与所述传感器以及所述手部电磁阀进行数据交互。
优选地，所述主控制板为嵌入式控制板。
优选地，所述脉冲板、所述用户IO板以及所述***IO板通过CAN总线与所述主控制板进行数据交互。
优选地，所述脉冲板采用485接口标准与所述驱动器相连接。
优选地，所述机械手控制***还包括供电模块，所述供电模块通过***IO接口板与所述主控制板、所述脉冲板、所述用户IO板以及所述***IO板电连接。
优选地，所述用户IO接口板为两块，每块所述用户IO接口板包括16路信号的输入与输出端口。
优选地，所述机械手控制***还包括上位控制机，所述上位控制机与所述机械手通讯。
本发明提出的机械手控制***使用所述控制板、所述脉冲板、所述用户IO板、所述***IO板、所述用户IO接口板以及所述***IO接口板作为所述机械手控制***的核心器件，相比于传统的中型PLC，本发明提出的机械手控制***具有体积小的优点，同时可以将各类通信模块整合到所述控制板上，避免了额外扩展通信模块。
附图说明
图1是本发明一实施例的机械手控制***结构图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清晰，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
下文首先对本发明提出的机械手控制***结构组成及其各部件连接关系进行描述，而后结合所述机械手控制***的工作环境对其工作原理作进一步描述。
本发明提出的机械手控制***用于机械手控制，所述机械手包括伺服驱动器、伺服电机、小臂、传感器以及手部电磁阀，所述伺服驱动器与所述伺服电机连接，所述伺服电机与所述小臂传动连接，所述传感器以及所述手部电磁阀安置在所述小臂上。图1所示为本发明一实施例的机械手控制***结构图。
在本实施例中，所述机械手控制***包括：主控制板100、用户IO板101、***IO板102、脉冲板103、用户IO接口板104以及***IO接口板105。
所述脉冲板103、所述用户IO板104以及所述***IO板105均通过总线与所述主控制板100进行数据交互。优选地，所述主控制板100使用嵌入式控制板。在所述主控制板100上安装有嵌入式Linux操作***，在嵌入式Linux环境下可以开发适用于控制所述机械手的程序，同时还可以将各类通信模块整合到所述控制板100上，避免了额外扩展通信模块。此外，所述总线为CAN总线或任何具有局域网络控制功能的总线中的一种。
所述主控制板100处理所述脉冲板103、用户IO板101以及***IO板102的数据，并发送控制信号至所述脉冲板103、用户IO板101与***IO板102。
所述脉冲板103向所述伺服驱动器发送脉冲信号，所述伺服驱动器将所述脉冲信号转换为控制电流，所述伺服电机在所述控制电流的控制下转动，同时带动所述小臂运动。优选地，所述脉冲板103采用485接口标准与所述驱动器相连接。
所述用户IO板101通过所述用户IO接口板104与外部设备相连接，所述用户IO板101与所述外部设备进行数据交互。
所述***IO板102通过所述***IO接口板105与所述传感器以及所述手部电磁阀相连接，所述***IO板102与所述传感器以及手部电磁阀进行数据交互。
上文对本发明提出的机械手控制***结构组成及其各部件连接关系做了介绍，下面将结合所述机械手控制***的工作环境对其工作原理作进一步描述。
以应用在机床的物料夹取机械手为例，所述用户IO板101通过所述用户IO接口板104与安置在机床上的物料监控装置相连接，所述物料监控装置可以是摄像头，用于拍摄所述机床上物料的数量；所述物料监控装置也可以是重量传感装置，用于检测所述机床上物料的重量，所述用户IO板101与所述物料监控装置进行数据交互。
具体地，当所述物料监控装置检测到所述机床上存有物料时，会向所述用户IO接口板104发送数据信息，所述数据信息表明所述机床上存有物料。所述用户IO板101通过所述用户IO接口板104获取所述数据信息，并通过所述总线将所述数据信息发送至所述主控制板100，所述主控板100处理所述数据信息，并分别向所述脉冲板103以及所述***IO板102发送第一控制信号以及第二控制信号。所述脉冲板103根据所述第一控制信号向所述伺服驱动器发送脉冲信号，所述伺服驱动器将所述脉冲信号转换为控制电流，所述伺服电机在所述控制电流的控制下转动，同时带动所述小臂运动；同时所述***IO板102根据所述第二控制信号实时地与所述传感器以及所述手部电磁阀进行数据交换，所述传感器用于监控当前机械手与所述物料的距离，所述手部电磁阀的开关用于控制所述机械手夹取所述物料。
具体地，所述传感器实时地获取所述机械手的位置信息，所述主控制板100通过所述***IO板102以及所述***IO接口板105获取并处理所述位置信息，然后实时地向所述脉冲板103发送控制信号，以控制所述机械手向所述物料靠近。
当所述机械手已处于可夹取所述物料的位置时，所述主控制板100向所述脉冲板103发送控制信号，控制所述机械手停止运动；同时所述主控制板100向所述***IO板发送控制信号，以控制所述手部电磁阀夹取所述物料。夹取动作完成后，所述主控制板100向所述脉冲板103发送控制信号，继续控制所述机械手运动，将所述物料夹至预指定位置。
优选地，当所述外部设备为多个时，所述用户IO接口板104可扩展为多块，其中每块所述用户IO接口板包括16路信号的输入与输出端口。
优选地，所述机械手控制***还包括供电模块，所述供电模块通过***IO接口板105给所述主控制板100、所述脉冲板103、所述用户IO板101以及所述***IO板102供电。
优选地，当所述机械手为多个时，所述机械手控制***还包括上位控制机，所述上位控制机与所述多个机械手进行通讯，从而对所述多个机械手进行协调与调度。
本发明提出的机械手控制***使用所述控制板100、所述脉冲板103、所述用户IO板102、所述***IO板102、所述用户IO接口板104以及所述***IO接口板105作为所述机械手控制***的核心器件，相比于传统的中型PLC，本发明提出的机械手控制***具有体积小的优点，同时可以将各类通信模块整合到所述控制板100上，避免了额外扩展通信模块。
虽然本发明参照当前的较佳实施方式进行了描述，但本领域的技术人员应能理解，上述较佳实施方式仅用来说明本发明，并非用来限定本发明的保护范围，任何在本发明的精神和原则范围之内，所做的任何修饰、等效替换、改进等，均应包含在本发明的权利保护范围之内。

Claims (7)

1.一种机械手控制***，用于机械手控制，所述机械手包括伺服驱动器、伺服电机、小臂、传感器以及手部电磁阀，所述伺服驱动器与所述伺服电机连接，所述伺服电机与所述小臂传动连接，所述传感器以及所述手部电磁阀安置在所述小臂上，其特征在于，所述控制***包括：主控制板、脉冲板、用户IO板、***IO板、用户IO接口板以及***IO接口板，其中，
所述脉冲板、用户IO板以及***IO板通过总线与所述主控制板进行数据交互；
所述主控制板处理所述脉冲板、用户IO板以及***IO板的数据，并发送控制信号至所述脉冲板、用户IO板与***IO板；
所述脉冲板发送脉冲信号到所述伺服驱动器，所述伺服驱动器将所述脉冲信号转换为控制电流，所述控制电流控制所述伺服电机转动；
所述用户IO板通过所述用户IO接口板与外部设备相连接，所述用户IO板与所述外部设备进行数据交互；
所述***IO板通过所述***IO接口板与所述传感器以及所述手部电磁阀相连接，所述***IO板与所述传感器以及所述手部电磁阀进行数据交互。
2.根据权利要求1所述的一种机械手控制***，其特征在于，所述主控制板为嵌入式控制板。
3.根据权利要求1所述的一种机械手控制***，其特征在于，所述脉冲板、所述用户IO板以及所述***IO板通过CAN总线与所述主控制板进行数据交互。
4.根据权利要求1所述的一种机械手控制***，其特征在于，所述脉冲板采用485接口标准与所述驱动器相连接。
5.根据权利要求1所述的一种机械手控制***，其特征在于，还包括供电模块，所述供电模块通过***IO接口板与所述主控制板、所述脉冲板、所述用户IO板以及所述***IO板电连接。
6.根据权利要求1所述的一种机械手控制***，其特征在于，所述用户IO接口板为两块，每块所述用户IO接口板包括16路信号的输入与输出端口。
7.根据权利要求1所述的一种机械手控制***，其特征在于，还包括上位控制机，所述上位控制机与所述机械手通讯。
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PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

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