CN104972467A - 一种基于单片机的桁架式机器人控制器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于单片机的桁架式机器人控制器，包括提供动力的电源；主控制单元，限位开关，手***作站，气缸电磁阀，键盘，液晶显示器，所述限位开关和手***作站的输出端分别与主控制单元输入端连接，所述主控制单元输出端通过输出驱动器与气缸电磁阀连接，所述键盘输出端与主控制单元电联，本发明的电路不仅结构简单，易于实现，由多路开关选择16档进给速度。功能全，能够实现手柄定位、手柄连续、手柄点动、手轮点动等进给动作。可靠性高。液晶显示器中文显示，界面友好，操作方便，参数采用菜单填表式输入。

Description

一种基于单片机的桁架式机器人控制器

技术领域

本发明涉及一种桁架式机器人的控制装置，尤其是涉及一种基于单片机的桁架式机器人控制器。 

背景技术

目前桁架式机器人是一种基于XYZ空间直角坐标系的、多自由度的、可重复编程的多用途自动化设备。主要用于点胶、喷涂、码垛、分拣、搬运、包装、上下料等工业生产领域，可替代人工，能有效的提高生产效率和稳定产品质量。而常见的桁架机器人控制器主要有：操作终端加可编程控制器、数控***、专用机器人控制***等。通常情况下需要选择四轴以上的多过程（多通道）数控***来完成机器人手臂运动的控制，这将大大提高***成本。具有显示不直观、变速范围窄、功能少等缺陷。 

发明内容

本发明的目的是解决上述提出的问题，提供能够控制两个脉冲控制的交流伺服电机拖动载有机械手的滑台完成平面上的进给和定位，并控制气缸驱动的机构完成预设的机械臂伸缩、机械手夹持和松开等动的一种基于单片机的桁架式机器人控制器。 

本发明的目的是以如下方式实现的：一种基于单片机的桁架式机器人控制器，包括提供动力的电源；主控制单元，用于控制交流伺服 电机拖动刀架完成预设进给动作；限位开关，用于控制各轴的限定位置；手***作站，用于操作机器人手臂运动的指示器；气缸电磁阀，用于开关通断；键盘，用于接收指令的操作装置；液晶显示器，用于人机界面的平台；所述限位开关和手***作站的输出端分别与主控制单元输入端连接，所述主控制单元输出端通过输出驱动器与气缸电磁阀连接，所述键盘输出端与主控制单元电联，所述主控制单元的输出端与液晶显示器连接。 

上述的一种基于单片机的桁架式机器人控制器，主控制单元的输出端通过光电隔离器驱动伺服步进电机驱动器。 

上述的一种基于单片机的桁架式机器人控制器，所述主控制单元是型号为C8051F340（U1）的单片机。 

上述的一种基于单片机的桁架式机器人控制器，所述液晶显示器和键盘扫描线的输出接口的型号为74HC374数据锁存器。 

上述的一种基于单片机的桁架式机器人控制器，所述键盘的输入接口、手***作站接口和限位开关接口的输入端连接有型号为74HC244的三态缓冲器。 

上述的一种基于单片机的桁架式机器人控制器，所述单片机内置的FLASH存储器存储控制参数。 

上述的一种基于单片机的桁架式机器人控制器，所述键盘接口电 路为74HC244（U6）和74HC374（U2）。 

上述的一种基于单片机的桁架式机器人控制器，74HC244（U8）为手***作站状态线接口电路，74HC244（U5）为限位信号和操作手柄信号输入接口电路。 

上述的一种基于单片机的桁架式机器人控制器，所述限位开关通过限位信号、手***作站通过手***作站状态信号经第二高速光电隔离器和接口电路与单片机连接。 

本发明的优点：本发明的电路不仅结构简单，易于实现。而且在每脉冲0.001毫米的条件下，能够实现低至0.01毫米/分的低速加工以及高达24米/分的高速进给。由多路开关选择16档进给速度。功能全，能够实现手柄定位、手柄连续、手柄点动、手轮点动等进给动作。在接口硬件上采用光电隔离技术，可靠性高。液晶显示器中文显示，界面友好，操作方便，参数采用菜单填表式输入。 

附图说明

为了使本发明的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中 

图1是本发明的结构示意图； 

图2是本发明的电路原理图。 

具体实施方式：

实施例1 

见图1至图2所示，一种基于单片机的桁架式机器人控制器，包括提供动力的电源1；主控制单元2，用于控制交流伺服电机拖动刀架完成预设进给动作；限位开关3，用于控制各轴的限定位置；手***作站4，用于操作机器人手臂运动的指示器；气缸电磁阀5，用于开关通断；键盘6，用于接收指令的操作装置；液晶显示器7，用于人机界面的平台；所述限位开关3和手***作站4的输出端分别与主控制单元2输入端连接，所述主控制单元2输出端通过输出驱动器8与气缸电磁阀5连接，所述键盘6输出端与主控制单元2电联，所述主控制单元2的输出端与液晶显示器7连接。所述主控制单元2的输出端通过光电隔离器9驱动伺服步进电机驱动器11。所述主控制单元2是型号为C8051F340（U1）的单片机。所述液晶显示器7和键盘6扫描线的输出接口的型号为74HC374数据锁存器。所述键盘6的输入接口、手***作站接口和限位开关接口的输入端连接有型号为74HC244的三态缓冲器。所述单片机内置的FLASH存储器存储控制参数。所述键盘6接口电路为74HC244（U6）、74HC374（U2）。其中74HC244（U8）为手***作站4状态线接口电路，74HC244（U5）为限位信号和操作手柄信号输入接口电路。所述限位开关3通过限位信号、手***作站通过手***作站状态信号经第二高速光电隔离器10和接口电路与单片机连接。 

其工作过程为本发明的核心为C8051F340（U1）单片机， 74HC244（U6）、74HC374（U2）为键盘6接口电路，74HC374（U2）同时也是液晶显示器7接口电路的区选线接口，74HC244（U8）为手***作站4状态线接口电路，74HC244（U5）为限位信号和操作手柄信号输入接口电路。外部的24Vdc开关状态信号（各轴的限位信号、手***作站状态信号和驱动器报警信号等）经光电隔离器和接口电路送入单片机。单片机通过按钮、键盘6、手***作站4的开关接收指令，根据需要进行处理，并将处理结果输出到液晶显示器和输出电路。采用高速光电耦合器驱动电机驱动器。 

下面通过实施实例的操作进一步说明本发明的功能： 

一、显示 

X+8000.000：X轴当前位置，单位为毫米，有效范围为-8300～+8300毫米。 

Z+8000.000：Z轴当前位置，单位为毫米，有效范围为-8300～+8300毫米。 

F=1000：设定的快进速度，单位为毫米/分，有效范围为0～6000毫米/分。 

D=8000.000：设定的步进距离，单位为毫米，有效范围为0～8300毫米。 

Ks=1000：手轮倍率，在“手轮”方式时显示。 

状态提示： 

X+X轴到正限位； 

X-X轴到负限位； 

Z+Z轴到正限位； 

Z-Z轴到负限位； 

XA X轴驱动器故障； 

ZA Z轴驱动器故障； 

ES急停按钮按下。 

H显示手***作站使能,X、Z显示手***作站使能时当前选择的运动轴。 

程序显示： 

N待执行的程序行号； 

X/Z显示程序中待执行的进给位移； 

F显示进给时的速度（0～1000对应0～100.0kHz）； 

M显示程序执行完进给位移操作后，待完成的动作； 

D显示程序完成动作后，进行下一操作前暂停的时间。 

进给位移为相对进给量，即每运行该行程序时，均以当前位置为起点进给指定的距离。 

程序运行中提示： 

FEED进给中； 

IxH等待Ix(x=0～7)有效； 

IxL等待Ix(x=0～7)失效； 

DLT等待延时时间到。 

二、键盘 

数值键（0～9，-，.）：用于输入数值。 

编辑键（←，↑，→，↓，取消，输入）：在操作方式下，用于选择待处理的数据项；在编程方式下，用于选择编辑的行和项，确定或取消输入的数据。 

三、操作 

1.步进 

设定距离D=非零； 

用“↑”或“↓”键选择运动轴。 

按前进键：运动轴以F速度前进D中设定的距离。 

按后退键：运动轴以F速度后退D中设定的距离。 

2.点动 

设定距离D=0； 

用“↑”或“↓”键选择运动轴。 

按前进键：运动轴以F速度前进，直到松开该键。 

按后退键：运动轴以F速度后退，直到松开该键。 

4.寻零 

用“↑”或“↓”键选择运动轴。 

按清零键：运动轴以Fz0速度后退至零位开关，以Fz1速度前进离开零位开关，再以F0速度前进Dz距离，坐标自动清零。 

5.坐标清零 

用“↑”或“↓”键选择轴，按数值键“0”。 

6.手轮 

在手***作站上选择运动轴（X、Z）和倍率（0，1，10，100， 1000），按下使能钮。顺时针转动手轮，所选运动轴前进；逆时针转动手轮，所选运动轴后退。 

7.编程 

按编程键：进入编辑程序界面。 

8.执行程序 

程序按照进给、动作、暂停的顺序执行该行。 

操作时，可先用“←”或“→”键选择开始执行的程序行，但程序循环或结束后，依然回到第一行。 

按起动键：开始执行程序。 

按停止键：中止当前操作，重新起动后，则以当前位置为起点再次执行指定的进给量。 

四、编辑程序 

程序格式为：NxxX+xxxx.xxxFxxxxMxxDxx 

用“↑”或“↓”选择待编辑的行。 

用“←”或“→”选择待修改的项。 

用数值键（0～9，-，.）输入数值，闪烁的光标指示待输入数值的位置，用“输入”键确认输入内容（当输入内容完整和正确时，光标移到下一项，否则光标位置不动），或者用“取消”键恢复原来内容。 

每选择一项，其含义或数据范围均有提示。在输入数值过程中，如果输入的内容没有被取消或确认，则其他键不起作用。 

在“M”选项中，可以用“0”～“99”数字键选择该程序段进给 后，所要完成的操作： 

0(进给)：本段进给和延时完成后，指向下一程序段，继续进行。如当前段为最后一行程序（N=60），则停止执行程序，回到第一行，进入待命状态。。 

1(暂停)：本段进给和延时完成后，停止执行程序，指向下一行程序段，进入待命状态。 

2(结束)：本段进给和延时完成后，停止执行程序，回到第一行，进入待命状态。 

3(循环)：本段进给和延时完成后，回到第一行，继续进行。 

9(寻零)：本段进给和延时完成后，寻零点(同清零)，到零点后，继续进行。 

10:等待I0输入闭合后继续进行。 

…… 

17:等待I7输入闭合后，指向下一程序段，继续进行。 

20:等待I0输入断开后，指向下一程序段，继续进行。 

…… 

27:等待I7输入断开后，指向下一程序段，继续进行。 

30：接通O0输出，指向下一程序段，继续进行。 

…… 

37：接通O7输出，指向下一程序段，继续进行。 

40：断开O0输出，指向下一程序段，继续进行。 

…… 

47：断开O7输出，指向下一程序段，继续进行。 

五、显示IO状态： 

在显示主画面时，不输入数值而直接按“输入”键，可进入IO状态显示画面。 

在该画面下，可用“1”键将光标指示的输出置成接通状态；用“0”键将光标指示的输出置成断开状态。 

用“←”键选择前一输出，用“→”选择后一输出。 

按“取消”键可退回主画面。 

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。 

Claims (9)

1.一种基于单片机的桁架式机器人控制器，其特征在于：包括提供动力的电源；主控制单元，用于控制交流伺服电机拖动刀架完成预设进给动作；限位开关，用于控制各轴的限定位置；手***作站，用于操作机器人手臂运动的指示器；气缸电磁阀，用于开关通断；键盘，用于接收指令的操作装置；液晶显示器，用于人机界面的平台；所述限位开关和手***作站的输出端分别与主控制单元输入端连接，所述主控制单元输出端通过输出驱动器与气缸电磁阀连接，所述键盘输出端与主控制单元电联，所述主控制单元的输出端与液晶显示器连接。

2.根据权利要求1所述的一种基于单片机的桁架式机器人控制器，其特征在于：主控制单元的输出端通过光电隔离器驱动伺服步进电机驱动器。

3.根据权利要求2所述的一种基于单片机的桁架式机器人控制器，其特征在于：所述主控制单元是型号为C8051F340（U1）的单片机。

4.根据权利要求3所述的一种基于单片机的桁架式机器人控制器，其特征在于：所述液晶显示器和键盘扫描线的输出接口的型号为74HC374数据锁存器。

5.根据权利要求4所述的一种基于单片机的桁架式机器人控制器，其特征在于：所述键盘的输入接口、手***作站接口和限位开关接口的输入端连接有型号为74HC244的三态缓冲器。

6.根据权利要求5所述的一种基于单片机的桁架式机器人控制器，其特征在于：所述单片机内置的FLASH存储器存储控制参数。

7.根据权利要求6所述的一种基于单片机的桁架式机器人控制器，其特征在于：所述键盘接口电路为74HC244（U6）、74HC374（U2）。

8.根据权利要求7所述的一种基于单片机的桁架式机器人控制器，其特征在于：74HC244（U8）为手***作站状态线接口电路，74HC244（U5）为限位信号和操作手柄信号输入接口电路。

9.根据权利要求8所述的一种基于单片机的桁架式机器人控制器，其特征在于：所述限位开关通过限位信号、手***作站通过手***作站状态信号经第二高速光电隔离器和接口电路与单片机连接。