CN205835325U - 一种模块化机械臂 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种模块化机械臂，包括机械臂关节模块和控制系统，机械臂关节模块的输入口嵌套有输入法兰，且输入法兰中间开有后走线孔，左侧上表面安装有直流电机，且直流电机的顶部设有电机旋转齿轮，其上套有齿轮套；后走线孔的右侧上表面安装有驱动器，且驱动器上方设有光电编码器；所述机械臂关节模块的输出口嵌套有输出法兰，且输出法兰中间设置有前走线孔，前走线孔上套接有中心齿轮，且中心齿轮与电机旋转齿轮相耦合；所述控制系统通过电缆与机械臂关节模块相连接，控制系统由FPGA控制板、传感器系统和电源系统组成，传感器系统将采集到的机械臂运动信息传送到FPGA控制面板，且FPGA控制面板还连接有自动保及报警电路和人机交互式触摸屏。

Description

一种模块化机械臂

技术领域

本实用新型涉及机械臂技术领域，具体为一种模块化机械臂。

背景技术

传统的机器臂大都固定形状和类型，即针对用户的要求，进行专门的设计，只能适用于某一个特定环境，如果改变应用场景则原有的机械臂就不再适用，除此之外，传统机械臂灵活性差，且各种机械臂产品规格多，零件的通用性差，而且存在质量和可靠性都不稳定等问题，不能够满足实际需求。

实用新型内容

针对以上问题，本实用新型提供了一种模块化机械臂，通过将多个机械臂关节模块连接在一起实现自由组合以适应不同要求，同时利用FPGA控制板进行控制，提高系统可靠性，可以有效解决背景技术中的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种模块化机械臂，包括机械臂关节模块和控制系统，机械臂关节模块的输入口嵌套有输入法兰，且输入法兰中间开有后走线孔，左侧上表面安装有直流电机，且直流电机的顶部设有电机旋转齿轮，其上套有齿轮套；后走线孔的右侧上表面安装有驱动器，且驱动器上方设有光电编码器；所述机械臂关节模块的输出口嵌套有输出法兰，且输出法兰中间设置有前走线孔，前走线孔上套接有中心齿轮，且中心齿轮与电机旋转齿轮相耦合；所述控制系统通过电缆与机械臂关节模块相连接，控制系统由FPGA控制板、传感器系统和电源系统组成，传感器系统将采集到的机械臂运动信息传送到FPGA控制面板。

作为本实用新型一种优选的技术方案，所述中心齿轮的前端还与谐振减速器相耦合。

作为本实用新型一种优选的技术方案，所述前走线孔的下表面还安装有霍尔位置传感器。

作为本实用新型一种优选的技术方案，所述FPGA控制板采用FPGA Xil inx公司的Vi rtex2系列的XC2V3000BQ728芯片，且还连接有自动保及报警电路和人机交互式触摸屏。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：该基于FPGA的模块化机械臂，通过设计专门的机械臂关节模块，并且使用缆线根据用户需求进行组装，使机械臂的制作更加简单方便，同时也大大提高了系统灵活性，除此之外，该装置采用FPGA作为控制核心，利用FPGA并行处理的特点，大大提高了机械臂的反应灵敏度和可靠性。

附图说明

图1为本实用新型剖面结构示意图；

图2位本实用新型整体结构示意图

图3为本实用新型控制系统结构示意图。

图中：1-机械臂关节模块；2-控制系统；3-输入法兰；4-后走线孔；5-直流电机；6-电机旋转齿轮；7-齿轮套；8-谐振减速器；9-驱动器；10-光电编码器；11-输出法兰；12-前走线孔；13-中心齿轮；14-电缆；15-FPGA控制板；16-传感器系统；17-电源系统；18-谐振减速器；19-人机交互式触摸屏；20-自动保护及报警电路；21-霍尔位置传感器。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

实施例：

请参阅图1至图3，本实用新型提供一种技术方案：一种模块化机械臂，包括机械臂关节模块1和控制系统2，所述机械臂关节模块1呈圆柱形且内部中空，其输入口嵌套有输入法兰3，且输入法兰3中间开有后走线孔4，后走线孔4左侧上表面安装有直流电机5，直流电机5的顶部设有电机旋转齿轮6，所述电机旋转齿轮6上套有齿轮套7；所述后走线孔4的右侧上表面安装有驱动器9，且驱动器9上方设有光电编码器10；所述机械臂关节模块1的输出口嵌套有输出法兰11，且输出法兰11中间设置有前走线孔12，前走线孔12上套接有中心齿轮13，且中心齿轮13与电机旋转齿轮6相耦合，中心齿轮13的前端还与谐振减速器8相耦合；所述前走线孔12的下表面还安装有霍尔位置传感器18；

所述控制系统2通过电缆14与机械臂关节模块1相连接，控制系统2由FPGA控制板15、传感器系统16和电源系统17组成，传感器系统16将采集到的机械臂运动信息传送到FPGA控制面板，所述FPGA控制板15采用FPGA Xil inx公司的Vi rtex2系列的XC2V3000BQ728芯片，且还连接有自动保护及报警电路20和人机交互式触摸屏19。

该基于FPGA的模块化机械臂，其机械臂关节模块1采用直流电机5作为驱动装置，通过中心齿轮13和谐振减速器8二级减速的传动方式，利用光电编码器10和霍尔位置传感器21作为反馈控制装置，并通过自动保护及报警电路20提供断电保护，关节模块结构紧凑，质量轻，输出力矩大；各个关节模块之间通过中空走线方式连接，即将电缆从后走线孔4输入，前走线孔12输出，从而解决了电缆磨损情况；同时采用FPGA控制板15作为专门的控制系统，利用传感器系统16采集运动轨迹等信息，根据实际情况作出相应调整；还配备有人机交互式触摸屏19，可直接进行工作状态设置，提高系统的灵敏性和可靠性。

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

Claims (4)

1.一种模块化机械臂，包括机械臂关节模块(1)和控制系统(2)，所述机械臂关节模块(1)呈圆柱形且内部中空，其特征在于：所述机械臂关节模块(1)的输入口嵌套有输入法兰(3)，且输入法兰(3)中间开有后走线孔(4)，后走线孔(4)左侧上表面安装有直流电机(5)，且直流电机(5)的顶部设有电机旋转齿轮(6)，所述电机旋转齿轮(6)上套有齿轮套(7)；所述后走线孔(4)的右侧上表面安装有驱动器(9)，且驱动器(9)上方设有光电编码器(10)；所述机械臂关节模块(1)的输出口嵌套有输出法兰(11)，且输出法兰(11)中间设置有前走线孔(12)，前走线孔(12)上套接有中心齿轮(13)，且中心齿轮(13)与电机旋转齿轮(6)相耦合；所述控制系统(2)通过电缆(14)与机械臂关节模块(1)相连接，控制系统(2)由FPGA控制板(15)、传感器系统(16)和电源系统(17)组成，传感器系统(16)将采集到的机械臂运动信息传送到FPGA控制面板。

2.根据权利要求1所述的一种模块化机械臂，其特征在于：所述中心齿轮(13)的前端还与谐振减速器(8)相耦合。

3.根据权利要求1所述的一种模块化机械臂，其特征在于：所述前走线孔(12)的下表面还安装有霍尔位置传感器(21)。

4.根据权利要求1所述的一种模块化机械臂，其特征在于：所述FPGA控制板(15)采用FPGA Xil inx公司的Vi rtex2系列的XC2V3000BQ728芯片，且还连接有自动保护及报警电路(20)和人机交互式触摸屏(19)。