CN106216813B - 一种点焊工业机器人的无线驱动控制器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及机器人技术领域，尤其是一种点焊工业机器人的无线驱动控制器。它包括用于通过无线网络与上位机进行信息交互的无线通信模块、用于根据无线通信模块接收到的控制指令通过驱动模块来控制机器人的动力机构进行相应动作的主控制器以及分别为无线通信模块、驱动模块和主控制器提供工作电压的电源模块。本发明通过增设的无线通信模块可实现对电焊机器人的远程操控，有利于提高焊接作业效率及改善员工的工作环境；同时，通过对电源模块以及驱动模块的电路结构改进，为降低电焊机器人的成本、增强其控制的灵活性以及提高其运行的稳定性提供了强有力的基础；其***结构简单、具有很强的实用价值和市场应用前景。

Description

一种点焊工业机器人的无线驱动控制器
技术领域
本发明涉及机器人技术领域，尤其是一种点焊工业机器人的无线驱动控制器。
背景技术
随着产业转移的进行，发达地区的制造业需要提升，基于人工成本不断增长的现实，点焊工业机器人在点焊自动作业领域成为最好的替代方式，尤其是因焊接生产过程中存在辐射强、烟尘大、危险性高等问题，点焊工业机器人对改善焊接环境和提高焊接生产效率有着剧组轻重的作用。
目前，现有的点焊机器人普遍采用PLC设备和RS485现场总线进行控制，存在成本高、控制灵活性差等问题；同时，由于驱动部分设计不够成熟，导致机器人的驱动电机运行不平稳且噪音较大，严重影响了机器人运行的平稳性和可靠性。
发明内容
针对上述现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种点焊工业机器人的无线驱动控制器。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种点焊工业机器人的无线驱动控制器，它包括用于通过无线网络与上位机进行信息交互的无线通信模块、用于根据无线通信模块接收到的控制指令通过驱动模块来控制机器人的动力机构进行相应动作的主控制器以及分别为无线通信模块、驱动模块和主控制器提供工作电压的电源模块；
所述无线通信模块包括一SX1212型或SIM900A型无线通信芯片，所述主控制器包括一STM32系列微处理器；
所述电源模块包括一LM2576型一级稳压器和一AS1117型二级稳压器，所述一级稳压器的第一引脚连接12V-50V外部电源并通过并联设置的第一电容和第二电容接地、第二引脚通过连接的第一电感作为一级电压转换输出端，所述第一电感的两端分别通过连接的第一二极管和第三电容接地，所述二级稳压器的输入端连接一级电压转换输出端、输出端作为二级电压转换输出端，所述二级稳压器的输入端同时通过并联的第四电容和第五电容接地、输出端同时通过并联的第六电容和第七电容接地，所述主控制器的电压输入端连接二级电压转换输出端，所述无线通信模块和驱动模块分别与一级电压转换输出端相连；
所述驱动模块包括一THB6064AH型二相步进电机驱动芯片、一拨码开关、一HCPL-2530型第一光耦隔离器和三个PC817型第二光耦隔离器，所述二相步进电机驱动芯片的细分数选择端脚和衰减方式控制端脚分别与拨码开关相连、斩波频率控制端脚通过第一电阻接地、半流锁定控制端脚通过电位器与电流设定端脚相连后通过第八电容接地、功率桥输出端与机器人的动力机构的步进电机相连，所述二相步进电机驱动芯片的使能端脚、上电复位端脚和保护输出端脚分别连接有一第二光耦隔离器，所述二相步进电机驱动芯片的脉冲输入端脚和电机正反转控制端脚同时与第一光耦隔离器相连。
优选地，它还包括用于通过MODBUS协议与本地控制触摸屏相连的MAX485芯片，所述MAX485芯片分别与主控制器和电源模块相连。
优选地，它还包括一用于辅助主控制器进行数据临时存储的Flash存储器，所述Flash存储器与主控制器相连。
由于采用了上述方案，本发明通过增设的无线通信模块可实现对电焊机器人的远程操控，有利于提高焊接作业效率及改善员工的工作环境；同时，通过对电源模块以及驱动模块的电路结构改进，为降低电焊机器人的成本、增强其控制的灵活性以及提高其运行的稳定性提供了强有力的基础；其***结构简单、具有很强的实用价值和市场应用前景。
附图说明
图1是本发明实施例的***控制原理框图；
图2是本发明实施例的无线通信模块与主控制器的通信接口参考图；
图3是本发明实施例的电源模块的电路结构图；
图4是本发明实施例的驱动模块的电路结构图(一)；
图5是本发明实施例的驱动模块的电路结构图(二)。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。
如图1至图5所示，本实施例提供的一种点焊工业机器人的无线驱动控制器，它包括用于通过无线网络与上位机a进行信息交互的无线通信模块1、用于根据无线通信模块1接收到的控制指令通过驱动模块2来控制机器人的动力机构c进行相应动作的主控制器3以及分别为无线通信模块1、驱动模块2和主控制器3提供工作电压的电源模块4。其中：
无线通信模块1包括一SX1212型或SIM900A型无线通信芯片U1(其中，SX1212型无线通信芯片与主控制器3之间通信接口可参考图2进行设置)，主控制器4则包括一STM32系列微处理器U2；以此，上位机a可通过无线通信模块1对整个焊接生产过长进行监控和操作，并利用无线通信模块1进行数据指令的传输以及历史数据的保存；同时通过采用SX1212型或SIM900A型无线通信芯片U1可与STM32系列微处理器U2保持电压的一致性，有利于增强整个无线传输功能的稳定性。
电源模块4包括一LM2576型一级稳压器U3和一AS1117型二级稳压器U4，一级稳压器U3的第一引脚连接12V-50V外部电源并通过并联设置的第一电容C1和第二电容C2接地、第二引脚通过连接的第一电感L1作为一级电压转换输出端A1来使用，第一电感L的两端分别通过连接的第一二极管D1和第三电容C3接地，二级稳压器U4的输入端连接一级电压转换输出端A1、输出端作为二级电压转换输出端A2来使用，二级稳压器U4的输入端同时通过并联的第四电容C4和第五电容C5接地、输出端同时通过并联的第六电容C6和第七电容C7接地；以此，由于STM32系列微处理器U2的工作电压为2.0-3.6V、无线通信芯片U1的工作电压为3.1V-4.6V，可通过两级稳压器的处理分别对驱动控制器的组成器件进行供电，即：外部电源输出的电压经过第一电容C1和第二电容C滤波后输入到一级稳压器U3中进行电压转换以供给无线通信模块1和驱动模块2进行使用，再通过二级稳压器U4对一级稳压器U3输出的电压进行转换后供给主控制器3进行使用。
驱动模块2则包括一THB6064AH型二相步进电机驱动芯片U5、一拨码开关S、一HCPL-2530型第一光耦隔离器G1和三个PC817型第二光耦隔离器G2，二相步进电机驱动芯片U5的细分数选择端脚(M1-M3)和衰减方式控制端脚(DYC1和DYC2)分别与拨码开关S相连、斩波频率控制端0SC2通过第一电阻R1接地、半流锁定控制端脚DOWN通过电位器R2与电流设定端脚Vref相连后通过第八电容C8接地、功率桥输出端(OUT1A-OUT2A以及OUT1B-OUT2B)与机器人的动力机构b的步进电机M相连，二相步进电机驱动芯片U5的使能端脚ENABLE、上电复位端脚RESET和保护输出端脚ALERT分别连接有一第二光耦隔离器G2，二相步进电机驱动芯片U5的脉冲输入端脚CLK和电机正反转控制端脚CW/CCW同时与第一光耦隔离器G1相连；以此，二相步进电机驱动芯片U5供给机器人的动力机构b的步进电机M的电流可由斩波的方式实现，而通过对斩波频率以及衰减模式的设定，可保证机器人的动力机构b的步进电机M能够平稳运行且振动小、噪音低；而利用拨码开关S则可设定二相步进电机驱动芯片U5的衰减模式和细分倍数；另外，为增强接口的抗干扰能力，对使能信号、复位信号、报警信号及方向控制信号等非高速信号采用了低速光耦隔离措施(即通过第二光耦隔离器G2实现)，而对于脉冲信号等高速信号，则通过第一光耦隔离器G1来实现。
作为一个优选方案，为最大限度地扩展整个驱动控制器的应用范围，其还包括用于通过MODBUS协议与本地控制触摸屏c相连的MAX485芯片5，MAX485芯片5分别与主控制器3和电源模块4相连；以此，为实现对机器人的现场操作及控制提供了基础条件。
另外，为保证整个驱动控制器对数据的处理能力，其还包括一用于辅助主控制器3进行数据临时存储的Flash存储器6，Flash存储器6与主控制器3相连。
基于上述***结构的设置，可满足对点焊机器人远程操控的需求，有利于改善员工的工作环境；同时，为降低电焊机器人的成本、增强其控制的灵活性以及提高其运行的稳定性提供了强有力的基础。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (3)

1.一种点焊工业机器人的无线驱动控制器，其特征在于：它包括用于通过无线网络与上位机进行信息交互的无线通信模块、用于根据无线通信模块接收到的控制指令通过驱动模块来控制机器人的动力机构进行相应动作的主控制器以及分别为无线通信模块、驱动模块和主控制器提供工作电压的电源模块；
所述无线通信模块包括一SX1212型或SIM900A型无线通信芯片，所述主控制器包括一STM32系列微处理器；
所述电源模块包括一LM2576型一级稳压器和一AS1117型二级稳压器，所述一级稳压器的第一引脚连接12V-50V外部电源并通过并联设置的第一电容和第二电容接地、第二引脚通过连接的第一电感作为一级电压转换输出端，所述第一电感的两端分别通过连接的第一二极管和第三电容接地，所述二级稳压器的输入端连接一级电压转换输出端、输出端作为二级电压转换输出端，所述二级稳压器的输入端同时通过并联的第四电容和第五电容接地、输出端同时通过并联的第六电容和第七电容接地，所述主控制器的电压输入端连接二级电压转换输出端，所述无线通信模块和驱动模块分别与一级电压转换输出端相连；
所述驱动模块包括一THB6064AH型二相步进电机驱动芯片、一拨码开关、一HCPL-2530型第一光耦隔离器和三个PC817型第二光耦隔离器，所述二相步进电机驱动芯片的细分数选择端脚和衰减方式控制端脚分别与拨码开关相连、斩波频率控制端脚通过第一电阻接地、半流锁定控制端脚通过电位器与电流设定端脚相连后通过第八电容接地、功率桥输出端与机器人的动力机构的步进电机相连，所述二相步进电机驱动芯片的使能端脚、上电复位端脚和保护输出端脚分别连接有一第二光耦隔离器，所述二相步进电机驱动芯片的脉冲输入端脚和电机正反转控制端脚同时与第一光耦隔离器相连。
2.如权利要求1所述的一种点焊工业机器人的无线驱动控制器，其特征在于：它还包括用于通过MODBUS协议与本地控制触摸屏相连的MAX485芯片，所述MAX485芯片分别与主控制器和电源模块相连。
3.如权利要求1所述的一种点焊工业机器人的无线驱动控制器，其特征在于：它还包括一用于辅助主控制器进行数据临时存储的Flash存储器，所述Flash存储器与主控制器相连。
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