CN210100018U - 一种机械手控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及自动化设备技术领域，其目的在于提供一种机械手控制系统。所采用的技术方案是：一种机械手控制系统，包括：处理器、第一控制模块、第一驱动装置、电流检测模块和电源模块，所述处理器分别与第一控制模块、第一驱动装置和电流检测模块电连接，所述第一控制模块与第一驱动装置电连接，所述电源模块分别与处理器、第一控制模块、第一驱动装置和电流检测模块电连接。本实用新型可实时监控机械手的抓取压力，并可根据机械手的受力情况自动调整其关节的弯曲变形量。

Description

一种机械手控制系统

技术领域

本实用新型涉及自动化设备技术领域，特别是涉及一种机械手控制系统。

背景技术

机械手是一种能模仿人手和臂的某些动作功能，用以按固定程序抓取、搬运物件或操作工具的自动操作装置，由于其可代替人的繁重劳动以实现生产的机械化和自动化，能在有害环境下操作以保护人身安全，因而广泛应用于自动化设备技术领域。

机械手在使用过程中，通常需要抓取不同尺寸的产品，机械手控制系统用于向机械手的第一驱动装置提供动力源，再经由机械手的齿轮机构及连杆机构传动实现指关节对物件的抓取的目的。现有技术中，在机械手抓取不同尺寸产品时，机械手控制系统不可对机械手的抓取压力与行程变化进行实时的监控，从而易导致机械手运行不稳定，久之降低机械手的使用寿命。

发明内容

为了解决现有技术存在的上述问题，本实用新型提供了一种机械手控制系统，其可实时监控机械手的抓取压力，并可根据机械手的受力情况自动调整其关节的弯曲变形量。

本实用新型采用的技术方案是：

一种机械手控制系统，包括：

处理器，用于接收第一驱动装置的编码信息及电流检测模块检测的当前电流信号，然后对编码信息和当前电流信号进行处理，得到处理结果信息，再根据处理结果信息向第一控制模块发送抓取驱动信息；

第一控制模块，用于接收抓取驱动信息，然后向第一驱动装置发送换向驱动信息，以驱动第一驱动装置运行；

第一驱动装置，用于接收换向驱动信息，并实时向处理器发送编码信息，驱动机械手进行抓取动作；

电流检测模块，用于检测由第一控制模块流过的当前电流信息，以获取第一驱动装置的当前电流信息，然后将当前电流信号发送至处理器；

以及，电源模块，用于向处理器、第一控制模块、第一驱动装置和电流检测模块提供电源；

所述处理器分别与第一控制模块、第一驱动装置和电流检测模块电连接，所述第一控制模块与第一驱动装置电连接，所述电源模块分别与处理器、第一控制模块、第一驱动装置和电流检测模块电连接。

优选的，所述处理器还用于发送平动控制信息，所述机械手控制系统还包括：

第二控制模块，用于接收处理器发送的平动控制信息，然后向第二驱动装置发送平动驱动信息，以驱动第二驱动装置运行；

第二驱动装置，用于接收平动驱动信息，驱动机械手进行钳取动作；

所述第二驱动装置通过第二控制模块与处理器电连接，所述第二控制模块和第二驱动模块均与电源模块电连接。

优选的，还包括：

触摸屏，用于接收处理器发送的处理结果信息再展示处理结果信息，然后用于根据当前用户的驱动选择请求，向处理器发送机械手驱动指令，所述处理器根据机械手驱动指令向第一控制模块发送抓取控制信息或向第二控制模块发送平动控制信息；

所述触摸屏与处理器电连接。

优选的，还包括：

蓝牙模块，用于接收处理器发送的处理结果信息，然后将处理结果信息发送至APP客户端；

APP客户端，用于接收处理结果信息，然后根据当前用户的驱动选择请求，通过蓝牙模块向处理器发送机械手驱动指令，所述处理器根据机械手驱动指令向第一控制模块发送抓取控制信息或向第二控制模块发送平动控制信息；

所述APP客户端通过蓝牙模块与处理器电连接，所述蓝牙模块与电源模块电连接。

优选的，还包括：

复位模块，用于对所述处理器进行复位；

所述复位模块与处理器电连接。

优选的，还包括通信模块、串口上位机和TCP客户端，所述串口上位机和 TCP客户端均通过通信模块与处理器电连接。

本实用新型的有益效果集中体现在，可实时监控机械手的抓取压力，并可根据机械手的受力情况自动调整其关节的弯曲变形量。具体来说，本实用新型可根据机械手的受力情况自动调整其关节的弯曲变形量，电流检测模块检测第一控制模块流过的当前电流信息，以获取第一驱动装置的当前电流信息，然后将当前电流信号发送至处理器；然后，处理器用于接收第一驱动装置的编码信息及电流检测模块检测的当前电流信号，然后对编码信息和当前电流信号进行处理，得到处理结果信息，再根据处理结果信息向第一控制模块发送抓取驱动信息；最后，第一驱动装置接收换向驱动信息，并实时向处理器发送编码信息，驱动机械手进行抓取动作。由此实现对第一驱动装置的实时监控，从而实时监控机械手的抓取压力，并根据机械手的受力情况自动调整其关节的弯曲变形量。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。通过附图所示，本实用新型的上述及其它目的、特征和优势将更加清晰。在全部附图中相同的附图标记指示相同的部分。并未刻意按实际尺寸等比例缩放绘制附图，重点在于示出本实用新型的主旨。

图1是本实用新型的控制框图；

图2是本实用新型中处理器的电路原理图；

图3是本实用新型中第一控制模块的电路原理图；

图4是本实用新型中电流检测模块的电路原理图；

图5是本实用新型中电源模块的电路原理图；

图6是本实用新型中第二控制模块的电路原理图；

图7是本实用新型中触摸屏插座的电路原理图；

图8是本实用新型中蓝牙接口的电路原理图；

图9是本实用新型中复位模块的电路原理图；

图10是本实用新型中指示模块的电路原理图。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。

下面结合附图1～10进一步阐述本实用新型。

实施例1：

本实施例提供一种机械手控制系统，如图1所示，包括：

处理器，用于接收第一驱动装置的编码信息及电流检测模块检测的当前电流信号，然后对编码信息和当前电流信号进行处理，得到处理结果信息，再根据处理结果信息向第一控制模块发送抓取驱动信息；

第一控制模块，用于接收抓取驱动信息，然后向第一驱动装置发送换向驱动信息，以驱动第一驱动装置运行；

第一驱动装置，用于接收换向驱动信息，并实时向处理器发送编码信息，驱动机械手进行抓取动作；

电流检测模块，用于检测由第一控制模块流过的当前电流信息，以获取第一驱动装置的当前电流信息，然后将当前电流信号发送至处理器；

以及，电源模块，用于向处理器、第一控制模块、第一驱动装置和电流检测模块提供电源；

所述处理器分别与第一控制模块、第一驱动装置和电流检测模块电连接，所述第一控制模块与第一驱动装置电连接，所述电源模块分别与处理器、第一控制模块、第一驱动装置和电流检测模块电连接。

需要说明的是，本实用新型的机械手可以但不仅限于采用如中国专利CN109202945A所公开的机械手实现。

下面分别对处理器、第一控制模块、第一驱动装置、电流检测模块和电源模块的实施方式进行具体说明。

本实施例中，所述处理器可以但不仅限于采用型号为STM32F407VET6的单片机实现，可适用于电机驱动和应用控制等技术领域。所述处理器采用型号为STM32F407VET6的处理器U1时，其电路原理图如图2所示。

本实施例中，所述第一控制模块可以但不仅限于采用型号为DRV8313或 MS8313的驱动器实现，采用型号为DRV8313的驱动器实现时，所述第一控制模块的电路原理图如图3所示，包括驱动器U2和与驱动器U2电连接的第一插座DC1，其中第一驱动装置通过第一插座DC1分别与处理器U1和驱动器U2 电连接，所述驱动器U2的5脚、8脚分别与第一插座DC1的1脚和6脚电连接，所述驱动器U2的27脚与处理器U1的40脚电连接，所述驱动器U2的26 脚与24脚的结合点与处理器U1的66脚电连接，由此可使处理器U1通过第一插座DC1完成对第一驱动装置的控制，完成第一驱动装置的驱动图。进一步的，本实施例中，所述第一驱动装置可以但不仅限于采用型号为MAXON A-MAX 221569的空心杯无刷电机实现。

本实施例中，所述电流检测模块可以但不仅限于采用型号为max471的电流检测芯片U6实现，电流检测芯片U6可以实现以地为参考的电流/电压的转换.其拥有一个电流输出端，可以用一个电阻来简单地实现以地为参考点的电流 /电压的转换，并可工作在较宽的电压和较大的电流范围内。电流检测模块的电路原理图如图4所示，电流检测芯片U6的2脚和3脚为内部电流检测电阻电池(或电源端)，即12V为单个电机驱动芯片供电；电流检测芯片U6的8脚为电流输出端，第五电阻R5为输出电阻；电流检测芯片U6的6脚和7脚为内部电流检测电阻的负载端；在使用时，电流检测芯片U6检测第五电阻R5上的电压，即可获得整个驱动器U2上流过的电流，从而获得电机电流；第六电阻R6 与第七电容C7构成RC滤波电路，可使得测量结果更加稳定。

需要说明的是，本实施例中，所述第一控制模块、第一驱动装置和电流检测模块可根据机械手手指个数，来设置一个或多个，优选设置为三个，用于实现机械手稳定的抓取动作。

本实施例中，所述电源模块的电路原理图如图5所示，其主要设置有第一稳压芯片LD1、第二稳压芯片LD2和第三稳压芯片U5，其中第一稳压芯片LD1 和第二稳压芯片LD2均采用型号为LM2576的单片机实现，型号为LM2576-5 的单片机是美国国家半导体公司生产的3A电流输出降压开关型集成稳压电路，它内含固定频率振荡器(52kHz)和基准稳压器(1.23V)，并具有完善的保护电路，包括电流限制及热关断电路等，在实施过程中，所述第一稳压芯片LD1和第二稳压芯片LD2均通过1脚与电源电连接；第三稳压芯片U5采用型号为AMS1117-3.3，其是一种输出电压为3.3V的正向低压降稳压器，适用于高效率线性稳压器发表开关电源稳压器电池充电器活跃的小型计算机系统接口终端笔记本电脑的电源管理电池供电的仪器。

本实用新型可根据机械手的受力情况自动调整其关节的弯曲变形量，电流检测模块检测第一控制模块流过的当前电流信息，以获取第一驱动装置的当前电流信息，然后将当前电流信号发送至处理器；然后，处理器用于接收第一驱动装置的编码信息及电流检测模块检测的当前电流信号，然后对编码信息和当前电流信号进行处理，得到处理结果信息，再根据处理结果信息向第一控制模块发送抓取驱动信息；最后，第一驱动装置接收换向驱动信息，并实时向处理器发送编码信息，驱动机械手进行抓取动作。由此实现对第一驱动装置的实时监控，从而实时监控机械手的抓取压力，并根据机械手的受力情况自动调整其关节的弯曲变形量。

进一步的，所述处理器还用于发送平动控制信息，所述机械手控制系统还包括：

第二控制模块，用于接收处理器发送的平动控制信息，然后向第二驱动装置发送平动驱动信息，以驱动第二驱动装置运行。

第二驱动装置，用于接收平动驱动信息，驱动机械手进行钳取动作；本实施例中，所述第二驱动装置71可以但不仅限于采用型号为LDX218的平动电机。

所述第二驱动装置通过第二控制模块与处理器电连接，所述第二控制模块和第二驱动模块均与电源模块电连接。

本实施例中，第二控制模块的电路原理图如图6所示，包括第六十一电阻 R61、第六十二电阻R62、第二十三极管Q20、第六十电阻R60、第六十三电阻 R63和第二插座P2，所述第二十三极管Q20的基极通过第六十一电阻R61与处理器U1的53脚电连接、发射极接地、集电极通过第六十电阻R60与第二稳压芯片LD2的2脚电连接，第二稳压芯片LD2的2脚输出6.8V电源，所述第二十三极管Q20的基极还通过第六十二电阻R62接地，所述第二十三极管Q20 的集电极与第六十电阻R60的结合点与第二插座P2的1脚电连接，所述第二十三极管Q20的集电极与第六十电阻R60的结合点还通过第六十三电阻R63接地，所述第二插座P2的2脚与第二稳压芯片LD2的2脚电连接。本实施例中，第二驱动装置通过第二插座P2与第二控制模块电连接。当处理器U1的53脚为低电平时，第二十三极管Q20断开，6.8V电源通过第六十电阻R60与第六十一电阻R61分压输入至第二插座P2；当处理器U1的53脚发出不同的PWM波时，第二驱动装置改变其运转方向，最终可实现机械手的平动操作，由此完成钳取动作。

进一步的，本实施例还包括：

触摸屏，用于接收处理器发送的处理结果信息再展示处理结果信息，然后用于根据当前用户的驱动选择请求，向处理器发送机械手驱动指令，所述处理器根据机械手驱动指令向第一控制模块发送抓取控制信息或向第二控制模块发送平动控制信息；所述触摸屏与处理器电连接。本实施例中所述触摸屏采用型号为DMT80480C070_02W的迪文屏实现，触摸屏可以采用触摸屏插座LCD与处理器U1和电源电连接，所述触摸屏插座LCD的电路原理图如图7所示。

进一步的，本实施例还包括：

蓝牙模块，用于接收处理器发送的处理结果信息，然后将处理结果信息发送至APP客户端；本实施例中，所述蓝牙模块蓝牙的型号为ATK-HC05，其是一款高性能的主从一体蓝牙串口模块，可以同各种带蓝牙功能的电脑、蓝牙主机、手机、PDA、PSP等智能终端配对，使用非常灵活、方便，主要是用串口的AT指令来进行数据操作；所述蓝牙模块通过蓝牙接口lanya与处理器U1和电源电连接，所述蓝牙接口lanya的电路原理图如图8所示。

APP客户端，用于接收处理结果信息，然后根据当前用户的驱动选择请求，通过蓝牙模块向处理器发送机械手驱动指令，所述处理器根据机械手驱动指令向第一控制模块发送抓取控制信息或向第二控制模块发送平动控制信息；

所述APP客户端通过蓝牙模块与处理器电连接，所述蓝牙模块与电源模块电连接。

进一步的，本实施例还包括：

复位模块，用于对所述处理器进行复位；所述复位模块与处理器电连接。

本实施例中，所述复位模块的电路原理图如图9所示，包括第二电阻R2、复位按键RESET1和第三极性电容C3，所述复位按键RESET1的第一接线脚与处理器U1的14脚电连接、第二接线脚接地，所述复位按键RESET1的第一接线脚还通过第二电阻R2与电源模块电连接，所述第三极性电容C3的正极与复位按键RESET1的第一接线脚电连接、负极接地。需要说明的是，所述复位模块通过第三极性电容C3加给处理器U1的14脚一个短暂的高电平信号，此高电平信号随着电源模块的输入对第三极性电容C3的充电过程而逐渐回落，即处理器U1的14脚的高电平持续时间取决于第三极性电容C3的充电时间。为了保证系统能够可靠地复位，处理器U1的14脚的高电平信号必须维持足够长的时间。在复位模块中，当电源模块掉电时，必然会使处理器U1的14脚电压迅速下降到0V以下，但是，由于内部电路的限制作用，这个负电压将不会对器件产生损害。另外，在复位期间，端口引脚处于随机状态，复位后，系统将端口置为全“l”态。

进一步的，还包括通信模块、串口上位机和TCP客户端，所述串口上位机和TCP客户端均通过通信模块与处理器电连接。需要说明的是，串口上位机和 TCP客户端可通过通信模块与处理器U1进行通信，实现对处理器U1的操控。

进一步的，本实施例还包括指示模块，所述指示模块与处理器U1电连接，所述指示模块利于操作者了解机械手控制系统的整体运行情况。本实施例中，所述指示模块的结构示意图如图10所示，其中发光二极管LED1、LED2、LED3、 LED4用于作为外部(触摸屏或APP客户端)信号的输入，当外部信号输入低电平时，电平被拉低，发光二极管LED1、LED2、LED3、LED4点亮，输入口检测到低电平；发光二极管LED5、LED6、LED7、LED8为外部信号的输出，用来与外部设备进行IO通信，当OUTPUT输出低时，发光二极管LED5、LED6、 LED7、LED8点亮；发光二极管LED9作为系统运行指示灯，发光二极管LED10 作为电源电压指示灯。

进一步的，本实施例还包括存储模块，所述存储模块包括ROM(Read-Only Memory，只读存储器)和RAM(random access memory，随机存取存储器)，所述ROM和RAM均与处理器U1电连接，所述ROM和RAM分别用于存储系统程序和用户程序。

以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (6)

1.一种机械手控制系统，其特征在于：包括：

处理器，用于接收第一驱动装置的编码信息及电流检测模块检测的当前电流信号，然后对编码信息和当前电流信号进行处理，得到处理结果信息，再根据处理结果信息向第一控制模块发送抓取驱动信息；

第一控制模块，用于接收抓取驱动信息，然后向第一驱动装置发送换向驱动信息，以驱动第一驱动装置运行；

第一驱动装置，用于接收换向驱动信息，并实时向处理器发送编码信息，驱动机械手进行抓取动作；

电流检测模块，用于检测由第一控制模块流过的当前电流信息，以获取第一驱动装置的当前电流信息，然后将当前电流信号发送至处理器；

以及，电源模块，用于向处理器、第一控制模块、第一驱动装置和电流检测模块提供电源；

所述处理器分别与第一控制模块、第一驱动装置和电流检测模块电连接，所述第一控制模块与第一驱动装置电连接，所述电源模块分别与处理器、第一控制模块、第一驱动装置和电流检测模块电连接。

2.根据权利要求1所述的一种机械手控制系统，其特征在于：所述处理器还用于发送平动控制信息，所述机械手控制系统还包括：

第二控制模块，用于接收处理器发送的平动控制信息，然后向第二驱动装置发送平动驱动信息，以驱动第二驱动装置运行；

第二驱动装置，用于接收平动驱动信息，驱动机械手进行钳取动作；

所述第二驱动装置通过第二控制模块与处理器电连接，所述第二控制模块和第二驱动模块均与电源模块电连接。

3.根据权利要求1所述的一种机械手控制系统，其特征在于：还包括：

触摸屏，用于接收处理器发送的处理结果信息再展示处理结果信息，然后用于根据当前用户的驱动选择请求，向处理器发送机械手驱动指令，所述处理器根据机械手驱动指令向第一控制模块发送抓取控制信息或向第二控制模块发送平动控制信息；

所述触摸屏与处理器电连接。

4.根据权利要求1所述的一种机械手控制系统，其特征在于：还包括：

蓝牙模块，用于接收处理器发送的处理结果信息，然后将处理结果信息发送至APP客户端；

APP客户端，用于接收处理结果信息，然后根据当前用户的驱动选择请求，通过蓝牙模块向处理器发送机械手驱动指令，所述处理器根据机械手驱动指令向第一控制模块发送抓取控制信息或向第二控制模块发送平动控制信息；

所述APP客户端通过蓝牙模块与处理器电连接，所述蓝牙模块与电源模块电连接。

5.根据权利要求1所述的一种机械手控制系统，其特征在于：还包括：

复位模块，用于对所述处理器进行复位；

所述复位模块与处理器电连接。

6.根据权利要求1所述的一种机械手控制系统，其特征在于：还包括通信模块、串口上位机和TCP客户端，所述串口上位机和TCP客户端均通过通信模块与处理器电连接。

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