CN111390897A - 一种小型桌面六自由度机械臂 - Google Patents

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CN111390897A CN202010313545.3A CN202010313545A CN111390897A CN 111390897 A CN111390897 A CN 111390897A CN 202010313545 A CN202010313545 A CN 202010313545A CN 111390897 A CN111390897 A CN 111390897A
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arm
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stator winding
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CN202010313545.3A
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陈诗云
张彦潮
肖吉忠
龚东红
程启舟
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Chongqing Tisai Technology Co ltd
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Chongqing Tisai Technology Co ltd
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00—Programme-controlled manipulators
    • B25J9/10—Programme-controlled manipulators characterised by positioning means for manipulator elements
    • B25J9/12—Programme-controlled manipulators characterised by positioning means for manipulator elements electric
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00—Programme-controlled manipulators
    • B25J9/16—Programme controls
    • B25J9/1628—Programme controls characterised by the control loop

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Robotics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
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Abstract

本发明涉及机械臂技术领域，且公开了一种小型桌面六自由度机械臂，包括机械手臂，所述机械手臂由电机驱动控制器控制，所述电机驱动控制器包括电机本体、步进电机转轴、步进电机定子绕组、单片机控制器和电机驱动电路；所述单片机控制器与电机驱动电路连接，所述电机驱动电路与步进电机定子绕组接口连接；该结构采用单片机控制器器及智能控制算法，控制精准、操作灵活。

Description

一种小型桌面六自由度机械臂
技术领域
本发明涉及机械臂技术领域，具体为一种小型桌面六自由度机械臂。
背景技术
机械臂是指高精度，多输入多输出、高度非线性、强耦合的复杂系统。因其独特的操作灵活性,已在工业装配,安全防爆等领域得到广泛应用。现有技术的机械臂采用机械编码器进行驱动，其缺点在于：运动轨迹及行为仅限于编码器编程的范围，极大限制了机械手臂的操作。
发明内容
本发明为了解决现有技术的问题，提供了一种小型桌面六自由度机械臂，采用单片机控制器器及智能控制算法，控制精准、操作灵活。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种小型桌面六自由度机械臂，包括机械手臂，所述机械手臂由电机驱动控制器控制，所述电机驱动控制器包括电机本体、步进电机转轴、步进电机定子绕组、单片机控制器和电机驱动电路；所述单片机控制器与电机驱动电路连接，所述电机驱动电路与步进电机定子绕组接口连接。
进一步，所述机械手臂包括底座、第一转动臂、第二转动臂、第三转动臂、第四转动臂、第五转动臂和第六转动臂；所述第一转动臂和第二转动臂的一端转动连接、所述第二转动臂的另一端和第三转动臂的一端转动连接、所述第三转动臂的另一端和第四转动臂的一端转动连接、所述第四转动臂的另一端和第五转动臂的一端转动连接、所述第五转动臂的另一端和第六转动臂的一端转动连接；所述第一转动臂、第二转动臂、第三转动臂、第四转动臂、第五转动臂和第六转动臂均安装有电机驱动控制器。
进一步，所述电机驱动电路与步进电机定子绕组通过差分编码接口连接。
进一步，所述差分编码的算法为：
令机械手臂从A点到B点需要转动的间距为S2，令步进电机定子绕组的轮齿的宽度为S1，令步进电机定子绕组的齿槽的宽度为S0；
当步进电机定子绕组转动时，可输出S0：S1：S2比值，通过输出波形图可知每个运动周期的时序，当把当前的A、B输出值保存起来，与下一个到来的A、B输出值做比较，即可得出步进电机定子绕组转动转动的方向和位移角度。
进一步，所述单片机控制器通过PWM脉冲宽度编码驱动电机驱动电路。
有益效果为：操作机械手臂时，通过总服务器网络连接单片机控制器，与单片机控制器建立连接，单片机控制器按照实际需求控制电机驱动电路，进而控制步进电机转轴与步进电机定子绕组的转动，而预设的转动角度与转动方向是通过电机驱动电路进行判断；此电机驱动控制器控采用单片机控制器器及智能控制算法，控制精准、操作灵活。
附图说明
图1为本实施例的机械手臂的结构示意图；
图2为本实施例的电机驱动控制器的结构示意图；
图3为本实施例的流程图。
机械手臂1、底座102、第一转动臂103、第二转动臂104、第三转动臂105、第四转动臂106、第五转动臂107、第六转动臂108、电机驱动控制器2、电机本体202、步进电机转轴203、步进电机定子绕组204、单片机控制器205、电机驱动电路206。
具体实施方式
以下将结合实施例对本发明涉及的一种小型桌面六自由度机械臂技术方案进一步详细说明。
如图1-3所述的本实施例的一种小型桌面六自由度机械臂，包括机械手臂1，所述机械手臂1由电机驱动控制器2控制，所述电机驱动控制器2包括电机本体202、步进电机转轴203、步进电机定子绕组204、单片机控制器205和电机驱动电路206；所述单片机控制器205与电机驱动电路206连接，所述电机驱动电路206与步进电机定子绕组204接口连接。
操作机械手臂1时，通过总服务器网络连接单片机控制器205，与单片机控制器205建立连接，单片机控制器205按照实际需求控制电机驱动电路206，进而控制步进电机转轴203与步进电机定子绕组204的转动，而预设的转动角度与转动方向是通过电机驱动电路206进行判断；此电机驱动控制器2控采用单片机控制器205器及智能控制算法，控制精准、操作灵活。
本实施例中，所述机械手臂1包括底座102、第一转动臂103、第二转动臂104、第三转动臂105、第四转动臂106、第五转动臂107和第六转动臂108；所述第一转动臂103和第二转动臂104的一端转动连接、所述第二转动臂104的另一端和第三转动臂105的一端转动连接、所述第三转动臂105的另一端和第四转动臂106的一端转动连接、所述第四转动臂106的另一端和第五转动臂107的一端转动连接、所述第五转动臂107的另一端和第六转动臂108的一端转动连接；所述第一转动臂103、第二转动臂104、第三转动臂105、第四转动臂106、第五转动臂107和第六转动臂108均安装有电机驱动控制器2。
第一转动臂103至第六转动臂108，能够让机械手臂1在6个角度上自由转动，灵活多变。
本实施例中，所述电机驱动电路206与步进电机定子绕组204通过差分编码接口连接；所述差分编码的算法为：
令机械手臂1从A点到B点需要转动的间距为S2，令步进电机定子绕组204的轮齿的宽度为S1，令步进电机定子绕组204的齿槽的宽度为S0；
当步进电机定子绕组204转动时，可输出S0：S1：S2比值，通过输出波形图可知每个运动周期的时序为：
Figure BDA0002458578660000041
当把当前的A、B输出值保存起来，与下一个到来的A、B输出值做比较，即可得出步进电机定子绕组204转动转动的方向和位移角度；
例如S0等于S1时，且S2等于S0的1/2时，1/4个运动周期就可以得到运动方向位和位移角度，如果S0不等于S1，S2不等于S0的1/2，那么要1个运动周期才可以得到运动方向位和位移角度；
第一转动臂103、第二转动臂104、第三转动臂105、第四转动臂106、第五转动臂107和第六转动臂108上的电机驱动控制器2均采用此算法。
本实施例中，所述单片机控制器205通过PWM脉冲宽度编码驱动电机驱动电路206。
单片机控制器205根据用户指令及位置信息产生PWM，电机驱动电路206产生恒电流驱动步进电机定子绕组204控制步进电机定子绕组204转动，从而达到要求的速度或者位置上。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (5)

1.一种小型桌面六自由度机械臂，包括机械手臂，所述机械手臂由电机驱动控制器控制，其特征在于：所述电机驱动控制器包括电机本体、步进电机转轴、步进电机定子绕组、单片机控制器和电机驱动电路；所述单片机控制器与电机驱动电路连接，所述电机驱动电路与步进电机定子绕组接口连接。
2.根据权利要求1所述的一种小型桌面六自由度机械臂，其特征在于：所述机械手臂包括底座、第一转动臂、第二转动臂、第三转动臂、第四转动臂、第五转动臂和第六转动臂；所述第一转动臂和第二转动臂的一端转动连接、所述第二转动臂的另一端和第三转动臂的一端转动连接、所述第三转动臂的另一端和第四转动臂的一端转动连接、所述第四转动臂的另一端和第五转动臂的一端转动连接、所述第五转动臂的另一端和第六转动臂的一端转动连接；所述第一转动臂、第二转动臂、第三转动臂、第四转动臂、第五转动臂和第六转动臂均安装有电机驱动控制器。
3.根据权利要求1所述的一种小型桌面六自由度机械臂，其特征在于：所述电机驱动电路与步进电机定子绕组通过差分编码接口连接。
4.根据权利要求3所述的一种小型桌面六自由度机械臂，其特征在于：所述差分编码的算法为：
令机械手臂从A点到B点需要转动的间距为S2，令步进电机定子绕组的轮齿的宽度为S1，令步进电机定子绕组的齿槽的宽度为S0；
当步进电机定子绕组转动时，可输出S0：S1：S2比值，通过输出波形图可知每个运动周期的时序，当把当前的A、B输出值保存起来，与下一个到来的A、B输出值做比较，即可得出步进电机定子绕组转动转动的方向和位移角度。
5.根据权利要求1所述的一种小型桌面六自由度机械臂，其特征在于：所述单片机控制器通过PWM脉冲宽度编码驱动电机驱动电路。
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