CN208914130U - 一种智能工业机械手手持器 - Google Patents

Abstract

一种智能工业机械手手持器，用于对工业自动化领域的工业机械手进行相应的控制操作。所述一种智能工业机械手手持器包括外壳；MCU主控单元；人机交互界面单元；按键膜单元；急停按钮；编码器旋钮；钥匙开关、有线通信接口单元和USB接口。本一种智能工业机械手手持器具有稳定性高、操作方便、可实现远程系统更新、可根据不同需求设置I/O功能、且在示教过程中能够矫正各运动轴位置坐标等特点，具有一定的实用价值。

Description

一种智能工业机械手手持器

技术领域

本实用新型涉及工业自动化运动控制领域，具体来讲是一种智能工业机械手手持器，用于上下料桁架机械手、注塑机械手、焊接机械手等工业机械手进行有线控制操作。

背景技术

工业机械手是工业生产发展中的必然产物，它能按照规定要求输送工件或握持工具进行操作，可为企业生产降低成本的同时提高生产效率。随着科技的发展，工业机械手的应用领域越来越广泛，特别是在工业自动化生产线上应用尤为突出。

工业机械手手持器在此背景下应运而生，然而这项技术的水平相对落后。工业机械手手持器智能化水平较低，无法对控制器进行远程系统更新，无法根据不同客户需求进行多样I/O功能设置，且在示教过程中无法矫正各运动轴位置坐标等现实存在的诸多问题促使许多产业在使用工业机械手时往往还采取人工手动操作，而人工手动控制时受主观因素的影响很大，会造成生产过程中工业机械手控制的精度不高、稳定性较差等缺点，同时人工手动操作往往也存在很大的安全隐患。除此之外，随着劳动力成本逐年提高，使用该产业的成本也在不断上升。为了能够代替人工手动操作，避免人为主观因素影响生产的稳定性以及精度问题，消除安全隐患，急需一种操作方便、可实现远程系统更新、可根据不同需求设置I/O功能、及在示教过程中能够矫正各运动轴位置坐标的智能工业机械手手持器，来提高工业机械手的工作效率和生产质量，从而保证工业机械手行业的可持续发展。

发明内容

为了克服现有的工业机械手手持器智能化水平较低，系统更新不便，I/O功能设置单一，且各运动轴位置坐标精度不高的问题，本实用新型根据实际需求提供了一种操作方便、可实现远程系统更新、可根据不同需求设置I/O功能、及在示教过程中能够矫正各运动轴位置坐标的智能工业机械手手持器。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案如下：

一种智能工业机械手手持器，包括外壳，还包括外壳内部的MCU主控单元、外壳正面的人机交互界面单元、按键膜单元、急停按钮、编码器旋钮和钥匙开关以及外壳底部的有线通信接口单元和USB接口；其中，所述急停按钮和钥匙开关通过导线连接到MCU主控单元内部的电源模块，所述编码器旋钮通过导线连接到MCU主控单元内部的编码器模块，所述人机交互界面单元和按键膜单元通过导线连接到MCU主控单元内部的人机交互界面模块，所述有线通信接口单元通过电缆线连接到MCU主控单元内部的串口通信模块。

进一步，所述的MCU主控单元包括控制器模块、电源模块、人机交互界面模块、串口通信模块、RTC时钟模块、编码器模块、USB模块和I2C模块；所述的电源模块、人机交互界面模块、串口通信模块、RTC时钟模块、编码器模块、USB模块和I2C模块均与控制器模块连接；所述控制器模块、人机交互界面模块、串口通信模块、编码器模块、USB模块和I2C模块均与所述电源模块连接。

优选的，所述人机交互界面单元采用7寸电阻式触摸显示屏，与MCU主控单元的人机交互界面模块相连，实现智能工业机械手手持器的触控操作及数据显示。

所述按键膜单元包括用于智能工业机械手开机界面、自由编程、I/O调试、手动调试、系统设置、报警历史六大功能界面选择按键和各轴步进调节、启动、停止按键。

进一步，所述MCU主控单元的主控芯片为STM32F105RCT6微控制器。

再进一步，所述MCU主控单元的电源模块选用24V开关电源。

再进一步，所述MCU主控单元的串口通信模块采用RS485接口。

更进一步，所述MCU主控单元的I2C模块为AT24C02存储器。

本实用新型的有益效果主要表现在：数据传输采用串口通信协议，在保证数据收发准确且稳定的情况下，使用的传输线更少，传输距离更长，大大的降低了成本；手持器支持I/O功能多样化设置，可根据不同客户的需求命名I/O口中英文名称，设置常闭常开检测模式及检测时间；同时，对工业机械手运动控制系统进行手动调试时，可根据不同机械的位置误差结合脉冲数矫正各运动轴的位置坐标，提高工业机械手的精度；此外，手持器的USB接口与外部U盘连接，可以通过U盘将系统更新固件拷贝到手持器上，实现手持器系统和机械手运动控制系统的远程升级功能；本手持器采用模块化设计，安装便捷。

附图说明

图1是本实用新型一种智能工业机械手手持器的结构示意图。

图2是本实用新型一种智能工业机械手手持器中MCU主控单元的模块化设计框图。

图3是本实用新型一种智能工业机械手手持器中按键膜单元的按键分布图。

具体实施方式

下面结合附图和实例对本实用新型作进一步说明。

参照图1～图3，一种智能工业机械手手持器，包括外壳，还包括外壳内部的MCU主控单元1、外壳正面的人机交互界面单元2、按键膜单元3、急停按钮4、编码器旋钮5和钥匙开关6以及外壳底部的有线通信接口单元7和USB接口8；其中，所述急停按钮和钥匙开关通过导线连接到MCU主控单元内部的电源模块，所述编码器旋钮通过导线连接到MCU主控单元内部的编码器模块，所述人机交互界面单元和按键膜单元通过导线连接到MCU主控单元内部的人机交互界面模块，所述有线通信接口单元通过电缆线连接到MCU主控单元内部的串口通信模块。

如图2所示，本实用新型一种智能工业机械手手持器的MCU主控单元包括控制器模块、电源模块、人机交互界面模块、串口通信模块、RTC时钟模块、编码器模块、USB模块和I2C模块；所述的电源模块、人机交互界面模块、串口通信模块、RTC时钟模块、编码器模块、USB模块和I2C模块均与控制器模块连接；所述控制器模块、人机交互界面模块、串口通信模块、编码器模块、USB模块和I2C模块均与所述电源模块连接。

如图3所示，本实用新型一种智能工业机械手手持器的按键膜单元包括用于智能工业机械手开机界面、自由编程、I/O调试、手动调试、系统设置、报警历史六大功能界面选择按键和各轴步进调节、启动、停止按键。

进一步，所述MCU主控单元的主控芯片为STM32F105RCT6微控制器。

再进一步，所述MCU主控单元的电源模块选用24V开关电源，保证智能工业机械手手持器的安全稳定工作。

再进一步，所述MCU主控单元的串口通信模块采用RS485接口，通过串口通信协议完成智能工业机械手手持器与主控制系统之间的控制指令传输。

再进一步，所述MCU主控单元的I2C模块为AT24C02存储器，用于存储智能工业机械手手持器的登陆密码、坐标校正系数、I/O功能参数及其他系统参数。

再进一步，所述MCU主控单元的RTC时钟模块由纽扣电池供电，主要给智能工业机械手手持器提供实时时钟。

再进一步，所述MCU主控单元的编码器模块与外壳正面的编码器旋钮连在一起，用于智能工业机械手手持器步进微调功能。

更进一步，所述MCU主控单元的USB模块与外部U盘连接，用于智能工业机械手手持器中远程系统的更新，可以通过U盘将系统更新固件拷贝到手持器上，操作系统升级界面选择远程更新手持器系统或机械手控制器系统。

本实例中，所述MCU主控单元是整个智能工业机械手手持器的核心；所述人机交互界面单元采用7寸电阻式触摸显示屏，与MCU主控单元的人机交互界面模块相连，实现智能工业机械手手持器的触控操作及数据显示；所述按键膜单元包括用于智能工业机械手开机界面、自由编程、I/O调试、手动调试、系统设置、报警历史六大功能界面选择按键和各轴步进调节、启动、停止按键，主要分布在智能工业机械手手持器的电阻式触摸显示屏周围，这些按键功能与电阻式触摸显示屏上相应的功能控件相一致，可满足在不同情况下对智能工业机械手进行操作；所述MCU主控单元的电源模块选用24V开关电源，保证智能工业机械手手持器的安全稳定工作；所述MCU主控单元的控制器模块、人机交互界面模块、串口通信模块、编码器模块、USB模块、I2C模块的各模块所需电压不同，通过电源模块将24V开关电源转换为它们所需要的电压给上述模块供电；所述MCU主控单元的串口通信模块采用RS485接口，通过RS485接口和串口通信协议向主控制系统下发各系统设置的参数，同时，主控制系统也通过RS485接口和串口通信协议给手持器相应的应答，以此完成智能工业机械手手持器与主控制系统之间的控制指令传输；所述MCU主控单元的I2C模块为AT24C02存储器,用于存储智能工业机械手手持器的登陆密码、坐标校正系数、I/O功能参数及其他系统参数；所述MCU主控单元的RTC时钟模块由纽扣电池供电，主要给智能工业机械手手持器提供实时时钟；所述MCU主控单元的编码器模块与外壳正面的编码器旋钮连在一起，用于智能工业机械手手持器步进微调功能；所述MCU主控单元的USB模块与外部U盘连接，用于智能工业机械手手持器中远程系统的更新，可以通过U盘将系统更新固件拷贝到手持器上，操作系统升级界面选择远程更新手持器系统或机械手控制器系统。

本实用新型的工作原理为：首先，智能工业机械手手持器每次开机都会通过RS485接口及串口通信协议与主控制系统进行数据同步；当数据同步完成，工业机械手手持器通过人机交互界面模块，将主控制系统上传的相应参数，例如系统设置参数、各轴速度及位置信息、报警历史信息、自由编程等信息显示到人机交互界面单元也就是7寸电阻式触摸显示屏上；当工业机械手手持器进入开机界面时，用户只有选择登陆功能控件进行系统登陆才能继续操作；用户登录成功后可以通过所示的人机交互界面单元也就是7寸电阻式触摸显示屏以触摸的形式对系统设置界面中的机械手参数、料仓参数及生产参数进行自己所需功能的参数设定，但是要想让工业机械手系统工作必须通过7寸电阻式触摸显示屏的回零功能控件使工业机械手各轴回到原点位置；所述控制器单元将用户针对各自产品设置的相应参数通过所述的串口通信模块将数据信息传输到主控系统。

本实用新型能较好的应用于工业机械手系统。

Claims (5)

1.一种智能工业机械手手持器，包括外壳，其特征在于：所述手持器还包括外壳内部的MCU主控单元、外壳正面的人机交互界面单元、按键膜单元、急停按钮、编码器旋钮和钥匙开关以及外壳底部的有线通信接口单元和USB接口；其中，所述急停按钮、钥匙开关通过导线连接到MCU主控单元内部的电源模块，所述编码器旋钮通过导线连接到MCU主控单元内部的编码器模块，所述人机交互界面单元和按键膜单元通过导线连接到MCU主控单元内部的人机交互界面模块，所述有线通信接口单元通过电缆线连接到MCU主控单元内部的串口通信模块。

2.如权利要求1所述的一种智能工业机械手手持器，其特征在于：所述的MCU主控单元包括控制器模块、电源模块、人机交互界面模块、串口通信模块、RTC时钟模块、编码器模块、USB模块和I2C模块；所述的电源模块、人机交互界面模块、串口通信模块、RTC时钟模块、编码器模块、USB模块和I2C模块均与控制器模块连接；所述控制器模块、人机交互界面模块、串口通信模块、编码器模块、USB模块和I2C模块均与所述电源模块连接。

3.如权利要求1或2所述的一种智能工业机械手手持器，其特征在于：所述人机交互界面单元采用7寸电阻式触摸显示屏，与MCU主控单元的人机交互界面模块相连。

4.如权利要求1或2所述的一种智能工业机械手手持器，其特征在于：所述按键膜单元包括用于智能工业机械手开机界面、自由编程、IO调试、手动调试、系统设置、报警历史六大功能界面选择按键和各轴步进调节、启动、停止按键。

5.如权利要求1或2所述的一种智能工业机械手手持器，其特征在于：所述手持器的USB接口与外部U盘连接。