CN205614682U - 伺服型机械手的控制装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种伺服型机械手的控制装置，包括电源模块、处理器模块、I/O模块和通信模块，处理器模块为高速处理器；电源模块给处理器模块、I/O模块和通信模块供电；处理器模块通过通信模块连接伺服驱动器并对伺服驱动器发出控制指令；处理器模块通过I/O模块连接机械臂的传感器和电磁阀，获取传感器的检测信息和电磁阀的动作信息，并对电磁阀发出控制指令。本实用新型通过可扩展的I/O接口模块和通信模块采集机械手的数据信息，采用主、副两块高速处理器对数据和信息进行处理并发出控制命令，采用分布式架构，因此计算和响应速度快，控制精确度高，抗干扰能力强，可靠性高，体积小，通信模块兼容多类接口，I/O模块配置灵活。

Description

伺服型机械手的控制装置

技术领域

本实用新型具体涉及一种伺服型机械手的控制装置。

背景技术

随着经济技术的发展和人们生活水平的提高，工业生产自动化已经逐步开始在全球范围内普及；随着现代科技的发展，机械手已在各行各业得到广泛的生产应用。

伺服型机械手是按照预设运动轨迹来实现抓取、搬运物料或操作工具的自动操作装置。伺服型机械手一般包括伺服驱动器、伺服电机、编码器、机械手臂手/爪、电磁阀和传感器以及机械手控制系统；伺服驱动器输出端与伺服电机连接，伺服电机与机械手臂传动机构连接，传感器与电磁阀安装在机械手臂（/爪）上；编码器与伺服电机连接，用于检测伺服电机的状态信息，并将状态信息反馈给伺服驱动器，共同组成一个闭环控制系统。

现有工业机械手的控制方式多是采用可编程处理器（PLC）产生脉冲序列来控制伺服驱动器实现机械手运动。由于工业机械手系统要求实时性高、响应速度快、可编程能力强，所以现有的工业机械手的控制装置通常采用中型PLC作为处理器。目前，中型PLC一般由电源模块、CPU模块、通信模块、数字量I/O模块、模拟量I/O模块等组成，整个控制设备体积庞大，而且设备众多，可靠性较差；此外，PLC采用的脉冲控制方式精度较差，不能满足高速高精度伺服机械手的控制要求。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种计算和响应速度快、控制精确度高、而且控制装置体积小、可靠性高的伺服型机械手的控制装置。

本实用新型提供的这种伺服型机械手的控制装置，包括电源模块、处理器模块、I/O模块和通信模块，所述的处理器模块采用高速处理器；电源模块给处理器模块、I/O模块和通信模块供电；处理器模块通过通信模块与伺服驱动器连接，用于对伺服驱动器发出控制指令以及获取伺服驱动器状态信息；处理器模块通过I/O模块与机械臂的传感器和电磁阀连接，用于获取传感器的检测信息和电磁阀的动作信息，以及用于对电磁阀发出控制指令。

所述的通信模块包括CAN总线通信模块、RS422通信模块、USB接口模块、以太网接口模块和无线网络模块。

所述的伺服驱动器与通信模块中的CAN总线通信模块连接；处理器模块通过CAN总线通信模块对伺服驱动器进行控制。

所述的I/O模块、通信模块与处理器模块的连接均为内部总线连接。

所述的伺服型机械手的控制装置还包括人机交互手柄；人机交互手柄通过通信模块的RS422总线与处理器模块连接；操作人员对人机交互手柄进行操作，形成控制指令发送处理器模块，从而实现对机械手的控制。

所述的高速处理器为单片机、DSP或ARM。

所述的人机交互手柄为工业嵌入式触摸屏。

所述的处理器模块包括两块高速处理器，分别为主处理器和副处理器；主处理器和副处理器之间通过总线连接；主处理器与通信模块连接，副处理器与I/O模块连接。

所述的主处理器和副处理器为32位ARM处理器。

本实用新型提供的这种伺服型机械手的控制装置，通过采用专用的主、副高速处理器对控制装置的数据和信息进行处理，并通过可扩展的I/O接口模块和通信模块采集机械手的数据信息和发出控制信息，本实用新型采用分布式架构，计算和响应速度快、控制精确度高且抗干扰能力强，可靠性高，而且控制装置体积小、通信模块兼容接口模式多，I/O模块配置灵活。

附图说明

图1为本实用新型的功能模块示意图。

具体实施方式

如图1所示为本实用新型的功能模块示意图：本实用提供的这种伺服型机械手的控制装置，包括电源模块、处理器模块、I/O模块、通信模块和人机交互手柄。

电源模块给处理器模块、I/O模块、通信模块和人机交互手柄供电；通信模块包括CAN总线通信模块、RS422通信模块、USB接口模块、以太网接口模块和无线网络模块；处理器模块采用两块32位高速ARM处理器（也可采用单片机或DSP等高速处理器）；处理器模块的主处理器和副处理器之间通过内部总线连接；主处理器通过通信模块的CAN总线模块与伺服驱动器连接，用于对伺服驱动器发出控制指令以及获取伺服驱动器状态信息，副处理器通过I/O模块与机械臂的传感器和电磁阀连接，用于获取传感器的检测信息和电磁阀的动作信息和对电磁阀发出控制指令；人机交互手柄可以采用工业嵌入式触摸屏，通过通信模块的RS422通信模块与处理器模块连接；操作人员对人机交互手柄进行操作，形成控制指令发送处理器模块，从而实现对机械手的控制。

所述的主处理器器完成所述机械手控制的核心控制功能，包括轨迹规划、轨迹计算、插补功能实现、任务调度、通信调度、报警与系统信息的处理等；所述的从处理器用于与所述传感器、电磁阀及外部设备进行数据交互。

所述的I/O模块和处理器模块的连接、通信模块和处理器模块的连接均采用内部总线连接，因此数据交互速度快，抗干扰能力强，稳定可靠。

本实用新型在工作时，人机交互手柄通过触摸屏获取控制人员提供的所述机械手相关运动信息，经预处理后通过RS422通信发送给所述主处理器，所述主处理器对接受的相关运动信息进行轨迹规划，并结合所述I/O模块所获取所述机械手传感器、电磁阀及外部设备的当前状态信息、所述伺服驱动器所获取的所述机械手的当前运动状态信息，与规划的运动轨迹进行比较确定所述机械手是否运动正常；若有异常或故障则报警，并及时做出终止运动等处理。

本实用新型采用分布式架构，人机交互手柄具有方便直观的人机界面，可便利的实现机械手的各种示教功能、安全功能，I/O模块具有灵活方便I/O接口组合，可最大接入96路输入输出信号，通信接口多，方式多样，控制模块功能强大，运算速度远比PLC控制器快，主控制器与伺服驱动器用CAN总线连接，通信速度快（最高可达1Mbps）,配线极其简单，可有效避免信号衰减和受干扰的风险，增强了控制系统的实时性和可靠性。

Claims (9)

1. 一种伺服型机械手的控制装置，包括电源模块、处理器模块、I/O模块和通信模块，其特征在于所述的处理器模块为高速处理器；电源模块给处理器模块、I/O模块和通信模块供电；处理器模块通过通信模块与伺服驱动器连接，用于对伺服驱动器发出控制指令和获取伺服驱动器状态信息；处理器模块通过I/O模块与机械臂的传感器和电磁阀连接，用于获取传感器的检测信息和电磁阀的动作信息，以及用于对电磁阀发出控制指令。

2. 根据权利要求1所述的伺服型机械手的控制装置，其特征在于所述的I/O模块、通信模块与处理器模块的连接均为总线连接。

3. 根据权利要求1所述的伺服型机械手的控制装置，其特征在于所述的伺服型机械手的控制装置还包括人机交互手柄；人机交互手柄通过通信模块与处理器模块连接；操作人员对人机交互手柄进行操作，形成控制指令发送处理器模块，从而实现对机械手的控制。

4. 根据权利要求3所述的伺服型机械手的控制装置，其特征在于所述的人机交互手柄为工业嵌入式触摸屏。

5. 根据权利要求1~4之一所述的伺服型机械手的控制装置，其特征在于所述的高速处理器为单片机、DSP或ARM。

6. 根据权利要求1~4之一所述的伺服型机械手的控制装置，其特征在于所述的高速处理器模块包括两块高速处理器，分别为主处理器和副处理器；主处理器和副处理器之间通过总线连接；主处理器与通信模块连接，副处理器与I/O模块连接。

7. 根据权利要求6所述的伺服型机械手的控制装置，其特征在于所述的主处理器和副处理器为32位ARM处理器。

8. 根据权利要求1~4之一所述的伺服型机械手的控制装置，其特征在于所述的通信模块包括CAN总线通信模块、RS422通信模块、USB接口模块、以太网接口模块和无线网络模块。

9. 根据权利要求8所述的伺服型机械手的控制装置，其特征在于所述的伺服驱动器与通信模块中的CAN总线通信模块连接；处理器模块通过CAN总线通信模块对伺服驱动器进行控制。