CN207643135U - 一种多关节机器人控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种多关节机器人控制系统，包括电机、振动传感器、加速度传感器、嵌入式中央控制器、运动控制模块、若干伺服驱动器、信号接收模块、传感器模块、串口通信模块、无线蓝牙通信模块和多电源转换模块；振动传感器和加速度传感器分别与嵌入式中央控制器连接，运动控制模块通过伺服驱动器与电机连接，控制活动关节处的电机运转；嵌入式中央控制器和电机控制模块之间还设置有抗干扰模块；嵌入式中央控制器通过串口通信模块与PC机连接，嵌入式中央控制器通过无线蓝牙通信模块与移动终端连接。本实用新型分别通过触控显示屏、PC机和手机APP来实现电机参数设置，启动和停止电机，以及电机参数的显示，实现对多关节机器人的控制。

Description

一种多关节机器人控制系统

技术领域

本实用新型涉及多关节机器人控制领域，具体涉及一种多关节机器人控制系统。

背景技术

在现有多关节机器人控制系统中，只是控制实现特定多关节机器人的运动，采用的设计都是针对特定对象，而多关节机器人的关节数，或者自由度是根据设计而改变的，这使现有系统扩展性不好；同时现有多关节机器人控制方式一般采用独立控制或者上位机控制，使用方式受到局限；外来电磁信号干扰会对控制系统形成很大的危害，而在现有多关节机器人控制系统中，对干扰的解决方式不多。

综上所述，现有技术中对于外来电磁信号干扰会对控制系统以及控制系统扩展性不好的问题，尚缺乏有效的解决方案。

实用新型内容

为了克服上述现有技术的不足，本实用新型提供了一种多关节机器人控制系统。

本实用新型所采用的技术方案是：

一种多关节机器人控制系统，包括多个设置活动关节处的电机、振动传感器和加速度传感器，还包括嵌入式中央控制器、运动控制模块、若干伺服驱动器、信号接收模块、传感器模块、串口通信模块、无线蓝牙通信模块和多电源转换模块；所述振动传感器和加速度传感器分别与嵌入式中央控制器连接，用于检测各关节处的振动数据和加速度数据，所述运动控制模块与嵌入式中央控制器连接，接收嵌入式中央控制器发送的控制命令；所述运动控制模块通过伺服驱动器与电机连接，控制活动关节处的电机运转；所述嵌入式中央控制器和电机控制模块之间还设置有抗干扰模块；所述信号接收模块与嵌入式中央控制器连接，用于接收语音信息和遥控信息；所述传感器模块与嵌入式中央控制器连接，用于检测机器人周边环境温湿度信息、人体信息和亮度信息；所述嵌入式中央控制器通过串口通信模块与PC机连接，所述嵌入式中央控制器通过无线蓝牙通信模块与移动终端连接；所述多电源转换模块用于为控制系统提供所需电源。

进一步的，所述抗干扰模块包括穿心电容和磁环，所述穿心电容和磁环分别插入在信号线导线内。

进一步的，还包括与嵌入式中央控制器连接的开关模块，所述开关模块包括紧急停止按钮和冗余自由度控制开关，所述紧急停止按钮，用于在紧急时刻停止机器人运动；冗余自由度控制开关，用于控制机器人冗余自由度以调整机械臂的姿态。

进一步的，所述信号接收模块至少包括输入模块、语音信号处理模块和遥控信号处理模块中的一个模块，所述输入模块、语音信号处理模块和遥控信号处理模块分别与嵌入式中央控制器电连接。

进一步的，所述串口通信模块采用CH340G芯片。

进一步的，所述无线蓝牙通信模块采用HC05蓝牙模块。

进一步的，所述振动传感器和加速度传感器分别通过支架机构设置在活动关节的两端，所述支架机构包括固定在活动关节上的底座，底座通过两个对称设置的支撑板固定连接有顶板，支撑板与底座的夹角为65°～75°，底座和顶板之间还连接有弹簧体，弹簧体在底座和顶板之间保持压缩状态，顶板内设置有空腔，空腔填充有橡胶部，振动传感器和加速度传感器安装在顶板的顶部。

进一步的，所述嵌入式中央控制器还连接有触控显示屏，所述触控显示屏采用TJC8048T070_011R的7寸屏。

进一步的，所述传感器模块包括温湿度传感器、人体红外感应模块和亮度传感器，温湿度传感器、人体红外感应模块和亮度传感器分别与嵌入式中央控制器连接。

进一步的，所述移动终端包括智能手机或平板电脑。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

(1)本实用新型采用STM32F103ZET6作为嵌入式中央控制器，仅有一个控制器，此结构有利于降低控制系统的成本；

(2)本实用新型可通过触控显示屏、PC机、智能手机或平板电脑APP来实现电机参数设置，启动和停止电机，以及电机参数的显示，从而实现对多关节机器人的控制；该控制系统方式多样，易于扩展，安全实用；

(3)本实用新型通过设置振动传感器和加速度传感器对多关节机器人进行运动控制，支架机构可以有效过滤外部的振动干扰，从而提高传感器的检测精度。

附图说明

图1是本实用新型实施例的多关节机器人控制系统结构示意图；

其中，1、电机，2、振动传感器，3、加速度传感器，4、嵌入式中央控制器，5、运动控制模块，6、伺服驱动器，7、信号接收模块，8、传感器模块，9、串口通信模块，10、无线蓝牙通信模块，11、多电源转换模块，12、触控显示屏，13、抗干扰模块，14、PC机，15、移动终端。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型进一步说明。

本申请的一种典型实施方式，如图1所示，提供了一种多关节机器人控制系统，该系统包括6个设置活动关节处的电机1、振动传感器2和加速度传感器3，还包括嵌入式中央控制器4、运动控制模块5、6个伺服驱动器6、信号接收模块7、传感器模块8、串口通信模块9、无线蓝牙通信模块10和多电源转换模块11；所述振动传感器2和加速度传感器3分别与嵌入式中央控制器4连接，用于检测各关节处的振动数据和加速度数据，所述运动控制模块5与嵌入式中央控制器4连接，接收嵌入式中央控制器发送的控制命令；所述运动控制模块5通过伺服驱动器6与电机1连接，控制活动关节处的电机运转；所述嵌入式中央控制器1和运动控制模块5之间还设置有抗干扰模块13；所述信号接收模块7与嵌入式中央控制器连接，用于接收语音信息和遥控信息；所述传感器模块8与嵌入式中央控制器连接，用于检测机器人周边环境温湿度信息、人体信息和亮度信息；所述嵌入式中央控制器通过串口通信模块9与PC机14连接，所述嵌入式中央控制器通过无线蓝牙通信模块10与移动终端15连接；所述多电源转换模块11用于为控制系统提供所需电源。

在本实施例中，所述抗干扰模块13包括穿心电容和磁环，所述穿心电容和磁环分别插入在信号线导线内，实现了硬件抗干扰。

在上述实施例的基础上，本发明一个实施例中所述多关节机器人控制系统还包括与嵌入式中央控制器连接的开关模块，所述开关模块包括紧急停止按钮和冗余自由度控制开关，所述紧急停止按钮，用于在紧急时刻停止机器人运动；冗余自由度控制开关，用于控制机器人冗余自由度以调整机械臂的姿态。

在本实施例中，所述信号接收模块7包括语音信号处理模块和遥控信号处理模块中的一个模块，所述语音信号处理模块和遥控信号处理模块分别与主控制器电连接；其中，所述语音信号处理模块用于语音信号接收、处理及识别，所述遥控信号处理模块用于接收、处理外部输入的遥控信息。

在本实施例中，所述嵌入式中央控制器4采用嵌入式芯片STM32F103ZET6；所述串口通信模块9采用CH340G芯片；所述无线蓝牙通信模块10采用HC05蓝牙模块；电机选用35H036H步进电机。

在本实施例中，所述振动传感器2和加速度传感器3分别通过支架机构设置在活动关节的两端，所述支架机构包括固定在活动关节上的底座，底座通过两个对称设置的支撑板固定连接有顶板，支撑板与底座的夹角为65°～75°，底座和顶板之间还连接有弹簧体，弹簧体在底座和顶板之间保持压缩状态，顶板内设置有空腔，空腔填充有橡胶部，振动传感器和加速度传感器安装在顶板的顶部。

在上述实施例的基础上，本发明一个实施例中所述嵌入式中央控制器还连接有触控显示屏12，所述触控显示屏12采用TJC8048T070_011R的7寸屏，通过串口与嵌入式中央控制器。

所述移动终端15包括智能手机或平板电脑，可通过触控显示屏、PC机、智能手机或平板电脑APP来实现电机参数设置，启动和停止电机，以及电机参数的显示，从而实现对多关节机器人的控制。

在本实施例中，所述传感器模块8包括温湿度传感器、人体红外感应模块和亮度传感器，温湿度传感器、人体红外感应模块和亮度传感器分别与主控制器连接；其中，温湿度传感器用于检测假期人内部及周边环境温、湿度；所述人体红外感应模块用于检测机器人周边是否存在活动人体；所述亮度传感器，用于识别机器人周围环境亮暗；

在本实施例中，所述多电源转换模块11包括电源适配器、LM2596芯片和ASM1117-3.3芯片，通过电源适配器，将外部AC220V电源转换为DC24V，通过LM2596芯片将DC24V变为DC5V，通过ASM1117-3.3将DC5V变为DC3.3V，这样满足了多电源要求。

如图1所示，本实用新型提出的多关节机器人控制系统使用时，可以分别通过触控屏、PC机或者手机APP来设置电机参数，如电机的工作角度、速度和方向；然后启动工作，电机按照串行工作方式，即一个电机工作完毕，另外一个电机工作的方式来工作；电机设置角度为零的不用工作，同时在触控屏、PC机上位机或者手机APP上显示电机工作参数，当在触控屏、PC机上位机或者手机APP上选择停止功能，电机会复原到初始位置，结束工作。

从以上的描述中，可以看出，本申请上述的实施例实现了如下技术效果：

(1)本实用新型采用STM32F103ZET6作为嵌入式中央控制器，仅有一个控制器，此结构有利于降低控制系统的成本；

(2)本实用新型可通过触控显示屏、PC机、智能手机或平板电脑APP来实现电机参数设置，启动和停止电机，以及电机参数的显示，从而实现对多关节机器人的控制；

(3)本实用新型通过设置振动传感器和加速度传感器对多关节机器人进行运动控制，支架机构可以有效过滤外部的振动干扰，从而提高传感器的检测精度。

上述虽然结合附图对本实用新型的具体实施方式进行了描述，但并非对本实用新型保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本实用新型的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本实用新型的保护范围以内。

Claims (10)

1.一种多关节机器人控制系统，包括多个设置活动关节处的电机、振动传感器和加速度传感器，其特征是，还包括嵌入式中央控制器、运动控制模块、若干伺服驱动器、信号接收模块、传感器模块、串口通信模块、无线蓝牙通信模块和多电源转换模块；所述振动传感器和加速度传感器分别与嵌入式中央控制器连接，用于检测各关节处的振动数据和加速度数据，所述运动控制模块与嵌入式中央控制器连接，接收嵌入式中央控制器发送的控制命令；所述运动控制模块通过伺服驱动器与电机连接，控制活动关节处的电机运转；所述嵌入式中央控制器和电机控制模块之间还设置有抗干扰模块；所述信号接收模块与嵌入式中央控制器连接，用于接收语音信息和遥控信息；所述传感器模块与嵌入式中央控制器连接，用于检测机器人周边环境温湿度信息、人体信息和亮度信息；所述嵌入式中央控制器通过串口通信模块与PC机连接，所述嵌入式中央控制器通过无线蓝牙通信模块与移动终端连接；所述多电源转换模块用于为控制系统提供所需电源。

2.根据权利要求1所述的多关节机器人控制系统，其特征是，所述抗干扰模块包括穿心电容和磁环，所述穿心电容和磁环分别插入在信号线导线内。

3.根据权利要求1所述的多关节机器人控制系统，其特征是，还包括与嵌入式中央控制器连接的开关模块，所述开关模块包括紧急停止按钮和冗余自由度控制开关，所述紧急停止按钮，用于在紧急时刻停止机器人运动；所述冗余自由度控制开关，用于控制机器人冗余自由度以调整机械臂的姿态。

4.根据权利要求1所述的多关节机器人控制系统，其特征是，所述信号接收模块至少包括输入模块、语音信号处理模块和遥控信号处理模块中的一个模块，所述输入模块、语音信号处理模块和遥控信号处理模块分别与嵌入式中央控制器电连接。

5.根据权利要求1所述的多关节机器人控制系统，其特征是，所述串口通信模块采用CH340G芯片。

6.根据权利要求1所述的多关节机器人控制系统，其特征是，所述无线蓝牙通信模块采用HC05蓝牙模块。

7.根据权利要求1所述的多关节机器人控制系统，其特征是，所述振动传感器和加速度传感器分别通过支架机构设置在活动关节的两端，所述支架机构包括固定在活动关节上的底座，底座通过两个对称设置的支撑板固定连接有顶板，支撑板与底座的夹角为65°～75°，底座和顶板之间还连接有弹簧体，弹簧体在底座和顶板之间保持压缩状态，顶板内设置有空腔，空腔填充有橡胶部，振动传感器和加速度传感器安装在顶板的顶部。

8.根据权利要求1所述的多关节机器人控制系统，其特征是，所述嵌入式中央控制器还连接有触控显示屏，所述触控显示屏采用TJC8048T070_011R的7寸屏。

9.根据权利要求1所述的多关节机器人控制系统，其特征是，所述传感器模块包括温湿度传感器、人体红外感应模块和亮度传感器，温湿度传感器、人体红外感应模块和亮度传感器分别与嵌入式中央控制器连接。

10.根据权利要求1所述的多关节机器人控制系统，其特征是，所述移动终端包括智能手机或平板电脑。