CN109531580A - 工业机器人自动控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种工业机器人自动控制系统，包括上位机、系统复位模块、触控显示屏、无线通信模块、存储模块、ARM控制器、速度传感器、驱动模块、位置传感器、水平移动电机、垂直移动电机、底座旋转电机、手抓旋转电机和电源模块，上位机与系统复位模块、触控显示屏、无线通信模块和存储模块连接，ARM控制器分别与无线通信模块、速度传感器、驱动模块、位置传感器、水平移动电机、垂直移动电机、底座旋转电机、手抓旋转电机和电源模块连接；电源模块包括电压输入端、第一MOS管、第一电容、第一三极管、第一电阻、第二三极管、第二电阻、第三电阻和电压输出端。本发明电路结构较为简单、成本较低、方便维护、电路的安全性和可靠性较高。

Description

工业机器人自动控制系统

技术领域

本发明涉及工业机器人控制领域，特别涉及一种工业机器人自动控制系统。

背景技术

工业机器人属于典型的机电一体化高科技产品，对企业提高生产效率、增长经济效益、保证产品质量、改善劳动条件、优化作业布局贡献巨大，其应用的数量和质量标志着企业生产自动化的先进水平。控制系统是工业机器人最为重要的组成部分，对工业机器人的作业性能的保障起着至关重要的作用，直接决定着工业机器人的运动精度及工作效果。然而，传统工业机器人控制系统的供电部分使用的元器件较多，电路结构复杂，硬件成本较高，不方便维护。另外，由于传统工业机器人控制系统的供电部分缺少相应的电路保护功能，例如：缺少防止信号干扰功能，造成电路的安全性和可靠性较差。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种电路结构较为简单、成本较低、方便维护、电路的安全性和可靠性较高的工业机器人自动控制系统。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种工业机器人自动控制系统，包括上位机、系统复位模块、触控显示屏、无线通信模块、存储模块、ARM控制器、速度传感器、驱动模块、位置传感器、水平移动电机、垂直移动电机、底座旋转电机、手抓旋转电机和电源模块，所述上位机分别与所述系统复位模块、触控显示屏、无线通信模块和存储模块连接，所述ARM控制器分别与所述无线通信模块、速度传感器、驱动模块、位置传感器、水平移动电机、垂直移动电机、底座旋转电机、手抓旋转电机和电源模块连接；

所述电源模块包括电压输入端、第一MOS管、第一电容、第一三极管、第一电阻、第二三极管、第二电阻、第三电阻和电压输出端，所述电压输入端分别与所述第一MOS管的源极、第一三极管的基极、第一电阻的一端和第二三极管的集电极连接，所述第一MOS管的栅极通过所述第一电容与所述第一三极管的集电极连接，所述第一三极管的发射极、第一电阻的另一端和第二三极管的发射极均接地，所述第一MOS管的漏极分别与所述电压输出端和第二电阻的一端连接，所述第二电阻的另一端分别与所述第二三极管的基极和第三电阻的一端连接，所述第三电阻的另一端接地，所述第一电容的电容值为360pF。

在本发明所述的工业机器人自动控制系统中，所述电源模块还包括第一二极管，所述第一二极管的阳极与所述第一MOS管的源极连接，所述第一二极管的阴极分别与所述第一三极管的基极、第一电阻的一端和第二三极管的集电极连接，所述第一二极管的型号为S-272T。

在本发明所述的工业机器人自动控制系统中，所述电源模块还包括第二电容，所述第二电容的一端与所述第一二极管的阴极连接，所述第二电容的另一端分别与所述第一三极管的基极和第一电阻的一端连接，所述第二电容的电容值为270pF。

在本发明所述的工业机器人自动控制系统中，所述电源模块还包括第四电阻，所述第四电阻的一端与所述第一MOS管的漏极连接，所述第四电阻的另一端分别与所述第二电阻的一端和电压输出端连接，所述第四电阻的阻值为47kΩ。

在本发明所述的工业机器人自动控制系统中，所述第一三极管和第二三极管均为NPN型三极管，所述第一MOS管为P沟道MOS管。

在本发明所述的工业机器人自动控制系统中，所述无线通信模块为蓝牙模块、WIFI模块、GSM模块、GPRS模块、CDMA模块、CDMA2000模块、WCDMA模块、TD-SCDMA模块、Zigbee模块或LoRa模块。

实施本发明的工业机器人自动控制系统，具有以下有益效果：由于设有上位机、系统复位模块、触控显示屏、无线通信模块、存储模块、ARM控制器、速度传感器、驱动模块、位置传感器、水平移动电机、垂直移动电机、底座旋转电机、手抓旋转电机和电源模块；电源模块包括电压输入端、第一MOS管、第一电容、第一三极管、第一电阻、第二三极管、第二电阻、第三电阻和电压输出端，该电源模块与传统工业机器人控制系统的供电部分相比，其使用的元器件较少，由于节省了一些元器件，这样可以降低硬件成本，另外，第一电容用防止第一MOS管与第一三极管之间的干扰，因此电路结构较为简单、成本较低、方便维护、电路的安全性和可靠性较高。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明工业机器人自动控制系统一个实施例中的结构示意图；

图2为所述实施例中电源模块的电路原理图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明工业机器人自动控制系统实施例中，该工业机器人自动控制系统的结构示意图如图1所示。图1中，该工业机器人自动控制系统包括上位机1、系统复位模块2、触控显示屏3、无线通信模块4、存储模块5、ARM控制器6、速度传感器7、驱动模块8、位置传感器9、水平移动电机10、垂直移动电机11、底座旋转电机12、手抓旋转电机13和电源模块14，其中，上位机1分别与系统复位模块2、触控显示屏3、无线通信模块4和存储模块5连接，ARM控制器6分别与无线通信模块4、速度传感器7、驱动模块8、位置传感器9、水平移动电机10、垂直移动电机11、底座旋转电机12、手抓旋转电机13和电源模块14连接。

系统复位模块2用于该工业机器人自动控制系统的复位，触控显示屏3用于进行触摸输入及显示，无线通信模块4用于作为上位机1与ARM控制器6通信的桥梁，速度传感器7用于检测工业人运动的速度信息，驱动模块8用于驱动工业机器人运动，位置传感器9用于检测工业机器人的位置信息，ARM控制器6接收速度传感器7发送的速度信息和位置传感器9发送的位置信息，将其通过无线通信模块4发送给上位机1，上位机1将接收的速度信息和位置信息发送给触控显示屏3进行显示，同时发送给存储模块5进行存储。

该工业机器人自动控制系统以ARM控制器6为主控装置，使ARM控制器6与相关器件的功能融合达到理想的程度，所构建的工业机器人自动控制系统结构精简，节能降耗，具有很好的稳定性及可扩展性。

本实施例中，无线通信模块4为蓝牙模块、WIFI模块、GSM模块、GPRS模块、CDMA模块、CDMA2000模块、WCDMA模块、TD-SCDMA模块、Zigbee模块或LoRa模块。通过设置多种无线通信方式，不仅可以增加无线通信方式的灵活性，还能满足不同用户和不同场合的需求。尤其是采用LoRa模块时，其通信距离较远，且通信性能较为稳定，适用于对通信质量要求较高的场合。

图2为本实施例中电源模块的电路原理图，图2中，该电源模块14包括电压输入端Vin、第一MOS管M1、第一电容C1、第一三极管Q1、第一电阻R1、第二三极管Q2、第二电阻R2、第三电阻R3和电压输出端Vo，电压输入端Vin分别与第一MOS管M1的源极、第一三极管Q1的基极、第一电阻R1的一端和第二三极管Q2的集电极连接，第一MOS管M1的栅极通过第一电容C1与第一三极管Q1的集电极连接，第一三极管Q1的发射极、第一电阻R1的另一端和第二三极管Q2的发射极均接地，第一MOS管M1的漏极分别与电压输出端Vo和第二电阻R2的一端连接，第二电阻R2的另一端分别与第二三极管Q2的基极和第三电阻R3的一端连接，第三电阻R3的另一端接地。

该电源模块14与传统工业机器人控制系统的供电部分相比，其使用的元器件较少，电路结构较为简单，方便维护，由于节省了一些元器件，这样可以降低硬件成本。另外，第一电容C1为耦合电容，用防止第一MOS管M1与第一三极管Q1之间的干扰，因此电路的安全性和可靠性较高。值得一提的是，本实施例中，第一电容C1的电容值为360pF，当然，在实际应用中，第一电容C1的电容值可以根据具体情况进行相应调整，也就是第一电容C1的电容值可以根据具体情况进行相应增大或减小。

该电源模块14的工作原理如下：根据ARM控制器6的需要设定一预设电压，即调整第二电阻R2与第三电阻R3的大小，之后调整第二电阻R2与第三电阻R3的比例关系，以使输出电压等于预设电压时，第二三极管Q2恰好导通；第二三极管Q2即作为稳压状态与导通状态的切换开关。

当电压输入端Vin的输入电压较高，即超过预设电压时，工作于稳压状态，第二三极管Q2开始导通，输入电压钳位于预设电压；第一三极管Q1的基极开始截止，即第一三极管Q1的集电极电位随着第二三极管Q2的基极反馈的电位改变而改变，构成负反馈控制，反馈电压上升，即使第一MOS管M1的栅极的栅源电压下降，降低输出电压，反馈电压下降，即使第一MOS管M1的栅源电压上升，提高输出电压，以使输出电位始终钳位在预设电压。

当电压输入端Vin的输出电压不足预设电压时，工作于导通状态，第二三极管Q2截止，输出电压几乎等于输入电压；第一三极管Q1导通，第一三极管Q1的集电极电位下降至近乎接地，MOS管Q1的栅源电压达到最大值，第一MOS管M1完全导通，使输入电压以可以忽略的压降输出至ARM控制器6。

本实施例中，该第一三极管Q1和第二三极管Q2均为NPN型三极管，第一MOS管M1为P沟道MOS管。当然，在实际应用中，第一三极管Q1和第二三极管Q2也可以均为PNP型三极管，第一MOS管M1也可以为N沟道MOS管，但这时电路的结构也要相应发生变化。

本实施例中，该电源模块14还包括第一二极管D1，第一二极管D1的阳极与第一MOS管M1的源极连接，第一二极管D1的阴极分别与第一三极管Q1的基极、第一电阻R1的一端和第二三极管Q2的集电极连接。第一二极管D1为限流二极管，用于对电压输入端Vin与第二三极管Q2的集电极之间的支路电流进行限流保护，以进一步增强电路的安全性和可靠性。当电压输入端Vin与第二三极管Q2的集电极之间的支路电流较大时，通过第一二极管D1可以降低电压输入端Vin与第二三极管Q2的集电极之间的支路电流的大小，使其保持在正常工作状态，而不至于因电流太大导致烧坏电路中的元器件。值得一提的是，本实施例中，第一二极管D1的型号为S-272T，当然，在实际应用中，第一二极管D1也可以采用其他型号具有类似功能的二极管。

本实施例中，该电源模块14还包括第二电容C2，第二电容C2的一端与第一二极管D1的阴极连接，第二电容C2的另一端分别与第一三极管Q1的基极和第一电阻R1的一端连接。第二电容C2为耦合电容，用于防止第一三极管Q1与第二三极管Q2之间的干扰，以更进一步增强电路的安全性和可靠性。值得一提的是，本实施例中，第二电容C2的电容值为270pF，当然，在实际应用中，第二电容C2的电容值可以根据具体情况进行相应调整，也就是第二电容C2的电容值可以根据具体情况进行相应增大或减小。

本实施例中，该电源模块14还包括第四电阻R4，第四电阻R4的一端与第一MOS管M1的漏极连接，第四电阻R4的另一端分别与第二电阻R2的一端和电压输出端Vo连接。第四电阻R4为限流电阻，用于对第一MOS管M1的漏极电流进行限流保护，以进一步增强限流效果。当第一MOS管M1的漏极电流较大时，通过第四电阻R4可以降低第一MOS管M1的漏极电流的大小，使其保持在正常工作状态，而不至于因电流太大导致烧坏电路中的元器件。值得一提的是，本实施例中，第四电阻R4的阻值为47kΩ，当然，在实际应用中，第四电阻R4的阻值可以根据具体情况进行相应调整，也就是第四电阻R4的阻值可以根据具体情况进行相应增大或减小。

总之，本实施例中，该电源模块14与传统工业机器人控制系统的供电部分相比，其使用的元器件较少，电路结构较为简单，方便维护，由于节省了一些元器件，这样可以降低硬件成本。另外，该电源模块14中设有耦合电容，因此电路的安全性和可靠性较高。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种工业机器人自动控制系统，其特征在于，包括上位机、系统复位模块、触控显示屏、无线通信模块、存储模块、ARM控制器、速度传感器、驱动模块、位置传感器、水平移动电机、垂直移动电机、底座旋转电机、手抓旋转电机和电源模块，所述上位机分别与所述系统复位模块、触控显示屏、无线通信模块和存储模块连接，所述ARM控制器分别与所述无线通信模块、速度传感器、驱动模块、位置传感器、水平移动电机、垂直移动电机、底座旋转电机、手抓旋转电机和电源模块连接；

所述电源模块包括电压输入端、第一MOS管、第一电容、第一三极管、第一电阻、第二三极管、第二电阻、第三电阻和电压输出端，所述电压输入端分别与所述第一MOS管的源极、第一三极管的基极、第一电阻的一端和第二三极管的集电极连接，所述第一MOS管的栅极通过所述第一电容与所述第一三极管的集电极连接，所述第一三极管的发射极、第一电阻的另一端和第二三极管的发射极均接地，所述第一MOS管的漏极分别与所述电压输出端和第二电阻的一端连接，所述第二电阻的另一端分别与所述第二三极管的基极和第三电阻的一端连接，所述第三电阻的另一端接地，所述第一电容的电容值为360pF。

2.根据权利要求1所述的工业机器人自动控制系统，其特征在于，所述电源模块还包括第一二极管，所述第一二极管的阳极与所述第一MOS管的源极连接，所述第一二极管的阴极分别与所述第一三极管的基极、第一电阻的一端和第二三极管的集电极连接，所述第一二极管的型号为S-272T。

3.根据权利要求2所述的工业机器人自动控制系统，其特征在于，所述电源模块还包括第二电容，所述第二电容的一端与所述第一二极管的阴极连接，所述第二电容的另一端分别与所述第一三极管的基极和第一电阻的一端连接，所述第二电容的电容值为270pF。

4.根据权利要求3所述的工业机器人自动控制系统，其特征在于，所述电源模块还包括第四电阻，所述第四电阻的一端与所述第一MOS管的漏极连接，所述第四电阻的另一端分别与所述第二电阻的一端和电压输出端连接，所述第四电阻的阻值为47kΩ。

5.根据权利要求1至4任意一项所述的工业机器人自动控制系统，其特征在于，所述第一三极管和第二三极管均为NPN型三极管，所述第一MOS管为P沟道MOS管。

6.根据权利要求1至4任意一项所述的工业机器人自动控制系统，其特征在于，所述无线通信模块为蓝牙模块、WIFI模块、GSM模块、GPRS模块、CDMA模块、CDMA2000模块、WCDMA模块、TD-SCDMA模块、Zigbee模块或LoRa模块。