CN208392047U - 一种多轴机械臂控制系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种多轴机械臂控制系统，包括主控模块和电源模块，还包括安装在多轴机械臂上的驱动器和位置传感器，主控模块包括双向通信的微型主机和微处理器；微型主机用于和上位机通信连接，微处理器的控制端和驱动器连接，微处理器的信息反馈端和位置传感器连接；电源模块的输入端用于接市电，电源模块的第一输出端分别接微型主机和微处理器各自的供电端，电源模块的第二输出端和驱动器连接，电源模块的第三输出端和位置传感器连接。通过该系统能够对多轴机械臂进行有效控制，具有集成度高、精确高和可远程控制等优点。
Description
技术领域
本实用新型属于多轴机械臂控制领域，具体涉及一种用于多轴机械臂的控制系统。
背景技术
多轴机械臂，又称多轴机器人、工业机械臂等，是一种以XYZ直角坐标系统为基本数学模型，以电机为驱动，以滚珠丝杆、同步皮带或齿轮齿条为常用传动方式的机器人系统，其运动轨迹可以到达XYZ三维坐标系中的任意一点。具有灵活、可靠性高、精度高、可长期工作等优点，已广泛应用于日常生活、工业生产应用等领域。
目前，市场上大多数的多轴机械臂一般采用开源MCU作为控制器，仅能实现一些常规的控制，控制程序预先编写存入控制器中，存在功能单一、操作局限性强、集成度低等问题。
实用新型内容
针对现有技术存在的上述不足，本实用新型要解决的技术问题是，如何设计一种能够有效控制多轴机械臂的通用系统，具有集成度高、精确高和可远程控制等优点。
为解决上述技术问题，本实用新型采用了如下的技术方案：
一种多轴机械臂控制系统，包括主控模块和电源模块，还包括安装在多轴机械臂上的驱动器和位置传感器，主控模块包括双向通信的微型主机和微处理器；微型主机用于和上位机通信连接，微处理器的控制端和驱动器连接，微处理器的信息反馈端和位置传感器连接；电源模块的输入端用于接市电，电源模块的第一输出端分别接微型主机和微处理器各自的供电端，电源模块的第二输出端和驱动器连接，电源模块的第三输出端和位置传感器连接。
进一步地，还包括一信号隔离器，所述信号隔离器连接在位置传感器和微处理器之间，所述信号隔离器还连接在微处理器和驱动器之间。
进一步地，还包括第一信息转化器，第一信息转化器采用Arduino nano，所述第一信息转化器连接在信号隔离器和位置传感器之间。
进一步地，所述第一信息转化器通过IIC通信协议和位置传感器通信。
进一步地，还包括无线通信模块，所述无线通信模块通过信号隔离器和微处理器双向通信连接。
进一步地，还包括一多端口转发器USB和第二信息转化器，第二信息转化器采用Arduino uno r3，所述多端口转发器USB和第二信息转化器依次连接在微型主机和微处理器之间。
进一步地，还包括一交流-直流变压器，所述交流-直流变压器连接在所述电源模块的输入端，用于将220V交流市电转化为24V/30A的直流电源。
进一步地，还包括一SSD固态硬盘，所述SSD固态硬盘和微处理器双向通信连接。
进一步地，所述微型主机采用Intel NUC5i7RYH i7-5557U。
进一步地，微处理器采用STM32F103ZET6。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果：
1、本实用新型提供的多轴机械臂控制系统，控制MCU采用了微型主机Intel I7和微处理器ARM的结构，用户可以通过PC或者移动端对多轴机械臂进行远程控制，多轴机械臂也可以远程下载运动函数库以及更新系统。
2、本实用新型提供的多轴机械臂控制系统，将驱动器、位置传感器、隔离器和SSD固态硬盘高度集成，不仅提高了控制精度，同时隔离器的有效运用提高了各器件间的隔离性能。
附图说明
图1为本实用新型实施例中多轴机械臂控制系统的系统结构图；
图2为本实用新型实施例中多轴机械臂控制系统的通信原理框图；
图3为本实用新型实施例中多轴机械臂控制系统的电源模块原理框图。
具体实施方式
下面将结合附图对本实用新型技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本实用新型的技术方案，因此只是作为示例，而不能以此来限制本实用新型的保护范围。
最优实施例：
参照图1～图3，一种多轴机械臂控制系统，包括主控模块和电源模块，还包括安装在多轴机械臂上的驱动器和位置传感器，主控模块包括双向通信的微型主机和微处理器；微型主机用于和上位机通信连接，微处理器的控制端和驱动器连接，微处理器的信息反馈端和位置传感器连接；电源模块的输入端用于接市电，电源模块的第一输出端分别接微型主机和微处理器各自的供电端，电源模块的第二输出端和驱动器连接，电源模块的第三输出端和位置传感器连接。
上述多轴机械臂控制系统中，微型主机接收用户发来的控制指令，并将其分解成不同的运动模型信息，通过多端口转发器USB传输到微处理器，微处理器将对应的控制信息传输到驱动器。用户可以通过PC或者移动端随时随地监控和管理一个或者多个机械臂的工作，用户也可以通过PC/移动端给单独一个多轴机械臂或者多个机械臂发送命令要求，提高了工作的灵活性和工作的效率。优选地，驱动器采用步进电机，设置5个，用于驱动机械臂个各个轴部。
本实施例中，还包括一信号隔离器、第一信息转化器和无线通信模块，所述信号隔离器连接在位置传感器和微处理器之间，所述信号隔离器还连接在微处理器和驱动器之间；第一信息转化器采用Arduino nano，所述第一信息转化器连接在信号隔离器和位置传感器之间，装在各个轴上的位置传感器通过IIC通信将轴的信息反馈到给第一信息转化器arduino nano，第一信息转化器arduino nano通过串口将轴的信息反馈给微处理器STM32F103ZET6。所述无线通信模块通过信号隔离器和微处理器双向通信连接。
本实施例中，还包括一多端口转发器USB和第二信息转化器，第二信息转化器采用Arduino uno r3，所述多端口转发器USB和第二信息转化器依次连接在微型主机和微处理器之间。
上述第一信息转化器和第二信息转化器的作用是对数据类型进行转换，第一信息转化器Arduino nano和第二信息转化器Arduino uno r3兼容Windows系统，可以提高操控性。
本实施例中，还包括一交流-直流变压器，所述交流-直流变压器连接在所述电源模块的输入端，用于将220V交流市电转化为24V/30A的直流电源。电源模块的第二输出端的直流电压为24V/5A，电源模块的第三输出端5V/1A。
本实施例中，还包括一SSD固态硬盘，所述SSD固态硬盘和微处理器双向通信连。SSD固态硬盘拥有16G的内存，支持内存扩展满足多种系统的需求，使得系统的移植性强，编程方便，资源甚广且持续更新。为机器人的自主学习提供了硬件基础，支持软件和软件系统的升级，兼容性强，扩展性强。
本实施例中，所述微型主机采用Intel NUC5i7RYH i7-5557U，微处理器采用STM32F103ZET6。可以使得控制模块的处理速度高达3.4GHZ，芯片STM32F103ZET6是现在主流的控制类的具有ARM构架的处理器，使用者颇多，其底层库开发较多，集成度高。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本实用新型的保护范围当中。
Claims (10)
1.一种多轴机械臂控制系统，包括主控模块和电源模块，其特征在于：还包括安装在多轴机械臂上的驱动器和位置传感器，主控模块包括双向通信的微型主机和微处理器；微型主机用于和上位机通信连接，微处理器的控制端和驱动器连接，微处理器的信息反馈端和位置传感器连接；电源模块的输入端用于接市电，电源模块的第一输出端分别接微型主机和微处理器各自的供电端，电源模块的第二输出端和驱动器连接，电源模块的第三输出端和位置传感器连接。
2.根据权利要求1所述的多轴机械臂控制系统，其特征在于，还包括一信号隔离器，所述信号隔离器连接在位置传感器和微处理器之间，所述信号隔离器还连接在微处理器和驱动器之间。
3.根据权利要求2所述的多轴机械臂控制系统，其特征在于，还包括第一信息转化器，第一信息转化器采用Arduino nano，所述第一信息转化器连接在信号隔离器和位置传感器之间。
4.根据权利要求3所述的多轴机械臂控制系统，其特征在于，所述第一信息转化器通过IIC通信协议和位置传感器通信。
5.根据权利要求2所述的多轴机械臂控制系统，其特征在于，还包括无线通信模块，所述无线通信模块通过信号隔离器和微处理器双向通信连接。
6.根据权利要求1所述的多轴机械臂控制系统，其特征在于，还包括一多端口转发器USB和第二信息转化器，第二信息转化器采用Arduino uno r3，所述多端口转发器USB和第二信息转化器依次连接在微型主机和微处理器之间。
7.根据权利要求1所述的多轴机械臂控制系统，其特征在于，还包括一交流-直流变压器，所述交流-直流变压器连接在所述电源模块的输入端，用于将220V交流市电转化为24V/30A的直流电源。
8.根据权利要求1所述的多轴机械臂控制系统，其特征在于，还包括一SSD固态硬盘，所述SSD固态硬盘和微处理器双向通信连接。
9.根据权利要求1所述的多轴机械臂控制系统，其特征在于，所述微型主机采用IntelNUC5i7RYH i7-5557U。
10.根据权利要求1所述的多轴机械臂控制系统，其特征在于，微处理器采用STM32F103ZET6。
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2018
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