CN210161179U

CN210161179U - 一种基于蓝牙无线通讯技术的用于控制二十一自由度机器人的控制台

Info

Publication number: CN210161179U
Application number: CN201920787467.3U
Authority: CN
Inventors: 李县法; 李英; 王璐莹; 王琪玮; 姜建丰; 李道垒
Original assignee: China University of Petroleum East China
Current assignee: China University of Petroleum East China
Priority date: 2019-05-28
Filing date: 2019-05-28
Publication date: 2020-03-20
Anticipated expiration: 2029-05-28

Abstract

一种基于蓝牙无线通讯技术的用于控制二十一自由度机器人的控制台，它包括：蓝牙控制信号发射电路电源控制开关，电位器，电源按钮开关，模式按钮开关，调速电位器，四个方位的控制摇杆，(上、下、左、右、后)侧板，电池，单片机扩展电路板，固定柱，单片机控制器，发射蓝牙，前面板；采用本实用新型的有益效果是，实现了自由度的精确控制，从而能够实现机器人的精确控制来面对多变的复杂环境，同时，利用模式按钮开关，实现了机器人一组动作的实现，使机器人在进行机械性的重复动作时实现机器人的快速控制，从而提高机器人的工作效率。本实用新型实现了对该21自由度的机器人的控制，解决了超多自由度的小型机器人控制问题。

Description

一种基于蓝牙无线通讯技术的用于控制二十一自由度机器人的控制台

技术领域：

本发明涉及一种机器人控制台，具体地说是一种基于蓝牙无线通讯技术的用于控制二十一自由度机器人的控制台。

背景技术：

机器人控制器作为工业机器人最为核心的零部件之一，对机器人的性能起着决定性的影响，影响着机器人的发展。特别是随着机器人的发展，机器人的自由度越来越多，灵活程度越来越高，对机器人控制器提出了更高的要求。

而现有的机器人的遥控器的结构简单，多是遥控手柄样式的。这种遥控器的按键数目有限，一个按钮控制机器人实现一组动作，而不能根据机器人遇见的现实情况，对机器人的单个自由度(也即是单个舵机)实现精确控制。除此以外，这种遥控器多是控制自由度少的机器人，对于多自由度的机器人的控制往往不能达到预期的实验。

因此设计出一款既能实现单个自由度精确控制，又能实现一组动作控制的机器人控制器十分有必要，有利于推动机器人的发展。

发明内容：

本发明提供的控制台针对一个21自由度的机器人进行控制。提供的控制台能够有效实现对机器人的精确控制，并能够实现机器人的一组的动作快速控制。

为了解决上述的技术问题，本发明采用下述技术方案：控制台由主蓝牙控制信号发射电路电源控制开关S1、辅助蓝牙控制信号发射电路电源控制开关S2，电位器1，电位器2，电位器3，电源按钮开关，电位器4，模式按钮开关1，电位器5，模式按钮开关2，模式按钮开关3，电位器6，电位器7，模式按钮开关 4，模式按钮开关5，模式按钮开关6，调速电位器8，电位器9，四个方位的控制摇杆，电位器10，电位器11，电位器12，电位器13，电位器14，电位器15，电位器16，电位器17，电位器18，电位器19，电位器20，左侧板，电池，后侧板，ArduinoMega2560单片机的扩展电路板，固定柱长，Arduino Mega2560 单片机，主发射蓝牙，辅助发射蓝牙，辅助控制器Arduino UNO R3单片机，固定柱短，下侧板，右侧板，前面板，上侧板组成，所述主蓝牙控制信号发射电路电源控制开关S1固定安装在前面板上，所述辅助蓝牙控制信号发射电路电源控制开关S2固定连接在前面板上，所述电位器1，电位器2，电位器3，电位器 4，电位器5，电位器6，电位器7，调速电位器8，电位器9，电位器10，电位器11，电位器12，电位器13，电位器14，电位器15，电位器16，电位器17，电位器18，电位器19，电位器20通过电位器的螺纹螺母结构固定安装在前面板上，所述电源按钮开关固定连接在前面板上，所述模式按钮开关1，模式按钮开关2，模式按钮开关3，模式按钮开关4，模式按钮开关5，模式按钮开关6 通过按钮开关的螺纹螺母结构固定安装在前面板上，所述四个方位的控制摇杆固定安装在前面板上，所述电池固定安装在前面板上，所述Arduino Mega2560 单片机的扩展电路板插在Arduino Mega2560单片机上，所述Arduino Mega2560 单片机通过固定柱长利用螺栓固定在下侧板上，所述主发射蓝牙通过导线与 Arduino Mega2560单片机连接，所述辅助发射蓝牙通过电线通过导线与辅助控制器Arduino UNO R3单片机连接，所述辅助控制器Arduino UNO R3单片机通过固定柱短利用螺栓固定在下侧板上，所述左侧板，右侧板，前面板，后侧板通过螺钉分别与上侧板和下侧板连接。

采用本发明的有益效果是，首先实现了对该21自由度的机器人的控制，解决了超多自由度的小型机器人控制问题，其次实现自由度的精确控制，从而能够实现机器人的精确控制来面对多变的复杂环境，最后，利用模式按钮开关，实现了机器人一组动作的实现，使机器人在进行机械性的重复动作时实现机器人的快速控制，从而提高机器人的工作效率。

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。

附图说明：

图1是本发明所述控制台的总体结构图；

图2是本发明所述控制台的控制部分的元器件在控制台上表面的布置图；

图3是本发明所述控制台的内部结构图；

图4是本发明所述控制台所使用的HC-06蓝牙模块图；

图5是本发明所述控制台所使用的主控制器Arduino Mega2560单片机图；

图6是本发明所述控制台所使用的辅助控制器Arduino UNO R3单片机图；

图7是本发明所述控制台所使用的主控制器Arduino Mega2560单片机的扩展电路板图；

图8是本发明所述控制台所使用的主控制器Arduino Mega2560单片机固定在的控制台底面上的固定柱长图；

图9是本发明所述控制台所使用的辅助控制器Arduino UNO R3单片机固定在的控制台底面上的固定柱短图；

图10是本发明所述控制台所使用的模式按钮开关图；

图11是本发明所述控制台所使用的支路开关图；

图12是本发明所述控制台所使用的电位器图；

图13是本发明所述控制台所使用的电池图；

图14是本发明所述控制台所使用的四个方位的控制摇杆图；

图15是本发明所述控制台的主控制器Arduino Mega2560单片机控制的主蓝牙信号发射电路的示意图；

图16是本发明所述控制台的辅助控制器Arduino UNO R3单片机控制的辅助蓝牙信号发射电路的示意图；

图17是本发明所述控制台的主控制器Arduino Mega2560单片机控制的主蓝牙信号接收电路的示意图；

图18是本发明所述控制台的辅助控制器Arduino UNO R3单片机控制的辅助蓝牙信号接收电路的示意图；

图中：一种基于蓝牙无线通讯技术的用于控制二十一自由度机器人的控制台，主要由主蓝牙控制信号发射电路电源控制开关S1(1)、辅助蓝牙控制信号发射电路电源控制开关S2(2)、电位器1(3)、电位器2(4)、电位器3(5)、电源按钮开关(6)、电位器4(7)、模式按钮开关1(8)、电位器5(9)、模式按钮开关2(10)、模式按钮开关3(11)、电位器6(12)、电位器7(13)、模式按钮开关4(14)、模式按钮开关5(15)、模式按钮开关6(16)、调速电位器8(17)、电位器9(18)、四个方位的控制摇杆(19)、电位器10(20)、电位器11(21)、电位器12(22)、电位器13(23)、电位器14(24)、电位器15(25)、电位器 16(26)、电位器17(27)、电位器18(28)、电位器19(29)、电位器20(30)、左侧板(31)、电池(32)、后侧板(33)、Arduino Mega2560单片机的扩展电路板(34)、固定柱长(35)、Arduino Mega2560单片机(36)、主发射蓝牙(37)、辅助发射蓝牙(38)、辅助控制器Arduino UNO R3单片机(39)、固定柱短(40)、下侧板(41)、右侧板(42)、前面板(43)、上侧板(44)。

具体实施方式：

在图1、图2、图3中，控制台主要由主蓝牙控制信号发射电路电源控制开关S1(1)、辅助蓝牙控制信号发射电路电源控制开关S2(2)、电位器1(3)、电位器2(4)、电位器3(5)、电源按钮开关(6)、电位器4(7)、模式按钮开关1(8)、电位器5(9)、模式按钮开关2(10)、模式按钮开关3(11)、电位器6(12)、电位器7(13)、模式按钮开关4(14)、模式按钮开关5(15)、模式按钮开关6(16)、调速电位器8(17)、电位器9(18)、四个方位的控制摇杆 (19)、电位器10(20)、电位器11(21)、电位器12(22)、电位器13(23)、电位器14(24)、电位器15(25)、电位器16(26)、电位器17(27)、电位器 18(28)、电位器19(29)、电位器20(30)、左侧板(31)、电池(32)、后侧板(33)、Arduino Mega2560单片机的扩展电路板(34)、固定柱长(35)、ArduinoMega2560单片机(36)、主发射蓝牙(37)、辅助发射蓝牙(38)、辅助控制器 Arduino UNO R3单片机(39)、固定柱短(40)、下侧板(41)、右侧板(42)、前面板(43)、上侧板(44)组成；所述电位器1，电位器2，电位器3，电位器 4，电位器5，电位器6，电位器7，调速电位器8，电位器9，电位器10，电位器11，电位器12，电位器13，电位器14，电位器15，电位器16分别用电线和Arduino Mega2560单片机的A0，A1，A2，A3，A4，A5，A6，A7，A8，A9，A10， A11，A12，A13，A14，A15，A16号模拟量输入端口相连，所述模式按钮开关1，模式按钮开关2，模式按钮开关3，模式按钮开关4，模式按钮开关5，模式按钮开关6分别用电线和Arduino Mega2560单片机的23,25,27,29号数字量输入端口相连，所述主发射蓝牙的RX端口，TX端口，GND端口，VCC端口分别用电线和Arduino Mega2560单片机的TX端口，RX端口，GND端口，电池的VCC端口相连，所述电池的VCC端口用电线和Arduino Mega2560单片机的VCC端口相连，所述电池的GND端口用电线和Arduino Mega2560单片机的VCC端口相连，所述主蓝牙控制信号发射电路电源控制开关S1用电线串联在电池的GND端口和 Arduino Mega2560单片机的GND端口之间，所述电位器17，调速电位器18，电位器19，电位器20分别用电线和辅助控制器Arduino UNO R3单片机的A0，A1， A2，A3号模拟量输入端口相连，所述辅助发射蓝牙的RX端口，TX端口，GND端口，VCC端口分别用电线和辅助控制器Arduino UNO R3单片机的TX端口，RX 端口，GND端口，+5V端口相连，所述电池的VCC端口用电线和辅助控制器Arduino UNO R3单片机的VCC端口相连，所述电池的GND端口用电线和辅助控制器 Arduino UNO R3单片机的VCC端口相连，所述辅助蓝牙控制信号发射电路电源控制开关S2用电线串联在电池的GND端口和辅助控制器Arduino UNO R3单片机的GND端口之间，所述主蓝牙控制信号发射电路电源控制开关S1固定安装在前面板上，所述辅助蓝牙控制信号发射电路电源控制开关S2固定连接在前面板上，所述电位器1，电位器2，电位器3，电位器4，电位器5，电位器6，电位器7，调速电位器8，电位器9，电位器10，电位器11，电位器12，电位器13，电位器14，电位器15，电位器16，电位器17，电位器18，电位器19，电位器 20通过电位器的螺纹螺母结构固定安装在前面板上，所述电源按钮开关固定连接在前面板上，所述模式按钮开关1，模式按钮开关2，模式按钮开关3，模式按钮开关4，模式按钮开关5，模式按钮开关6通过按钮开关的螺纹螺母结构固定安装在前面板上，所述四个方位的控制摇杆固定安装在前面板上，所述电池固定安装在前面板上，所述Arduino Mega2560单片机的扩展电路板插在Arduino Mega2560单片机上，所述Arduino Mega2560单片机通过固定柱长利用螺栓固定在下侧板上，所述主发射蓝牙通过导线与Arduino Mega2560单片机连接，所述辅助发射蓝牙通过电线通过导线与辅助控制器Arduino UNO R3单片机连接，所述辅助控制器Arduino UNO R3单片机通过固定柱短利用螺栓固定在下侧板上，所述左侧板，右侧板，前面板，后侧板通过螺钉分别与上侧板和下侧板连接。

当对机器人进行控制时，首先按下电源按钮开关(6)，由电池(32)向控制台供电，然后分别关闭主蓝牙控制信号发射电路电源控制开关S1(1)和辅助蓝牙控制信号发射电路电源控制开关S2(2)，使主蓝牙控制信号发射电路和辅助蓝牙控制信号发射电路通电，使控制台的主发射蓝牙(37)和辅助发射蓝牙 (38)分别与安装在机器人上的主接收蓝牙和辅助接收蓝牙实现密码配对，实现控制台和机器人之间的数据通讯；

旋转调速电位器8(17)，通过Arduino Mega2560单片机(36)和辅助控制器ArduinoUNO R3单片机(39)产生可以控制电机的速度信号，然后由蓝牙通讯，实现电机的调速的功能，进而实现控制机器人的行进速度；

拨动四个方位的控制摇杆(19)到前进档位，通过辅助控制器Arduino UNO R3单片机(39)控制两个电机以相同的速度正转，实现前进功能；拨动四个方位的控制摇杆(19)到倒退档位，通过辅助控制器Arduino UNO R3单片机(39) 控制两个电机以相同的速度反转，实现倒退功能；拨动四个方位的控制摇杆(19) 到左转档位，通过辅助控制器Arduino UNOR3单片机(39)控制电机1以大于电机2的速度转动，从而实现差速转向的左转功能；拨动四个方位的控制摇杆 (19)到右转档位，通过辅助控制器Arduino UNO R3单片机(39)控制电机1 以小于电机2的速度转动，从而实现差速转向的右转功能；

旋转电位器1，电位器2，电位器3，电位器4，电位器5，电位器6，电位器7，电位器9，电位器10，电位器11，电位器12，电位器13，电位器14，电位器15，电位器16，电位器17，电位器18，电位器19，电位器20，通过Arduino Mega2560单片机(36)和辅助控制器Arduino UNOR3单片机(39)产生可以控制对应舵机的角度信号，然后由蓝牙通讯，实现舵机的角度控制功能，进而实现对机器人的精确控制；

按下模式按钮开关1，模式按钮开关2，模式按钮开关3，模式按钮开关4，模式按钮开关5，模式按钮开关6，通过Arduino Mega2560单片机(36)产生一组信号的控制信号，然后由蓝牙通讯，实现一组动作的控制，进而实现对机器人的快速控制；

至此，控制台对该21自由度机器人的前进、后退、左转、右转、自由度的精确控制和组动作的快速控制过程完成。

Claims

1.一种基于蓝牙无线通讯技术的用于控制二十一自由度机器人的控制台，控制台由主蓝牙控制信号发射电路电源控制开关S1、辅助蓝牙控制信号发射电路电源控制开关S2，电位器1，电位器2，电位器3，电源按钮开关，电位器4，模式按钮开关1，电位器5，模式按钮开关2，模式按钮开关3，电位器6，电位器7，模式按钮开关4，模式按钮开关5，模式按钮开关6，调速电位器8，电位器9，四个方位的控制摇杆，电位器10，电位器11，电位器12，电位器13，电位器14，电位器15，电位器16，电位器17，电位器18，电位器19，电位器20，左侧板，电池，后侧板，Arduino Mega2560单片机的扩展电路板，固定柱长，Arduino Mega2560单片机，主发射蓝牙，辅助发射蓝牙，辅助控制器Arduino UNO R3单片机，固定柱短，下侧板，右侧板，前面板，上侧板组成，其特征是:所述电位器1，电位器2，电位器3，电位器4，电位器5，电位器6，电位器7，调速电位器8，电位器9，电位器10，电位器11，电位器12，电位器13，电位器14，电位器15，电位器16分别用电线和Arduino Mega2560单片机的A0，A1，A2，A3，A4，A5，A6，A7，A8，A9，A10，A11，A12，A13，A14，A15，A16号模拟量输入端口相连，所述模式按钮开关1，模式按钮开关2，模式按钮开关3，模式按钮开关4，模式按钮开关5，模式按钮开关6分别用电线和Arduino Mega2560单片机的23,25,27,29号数字量输入端口相连，所述主发射蓝牙的RX端口，TX端口，GND端口，VCC端口分别用电线和Arduino Mega2560单片机的TX端口，RX端口，GND端口，电池的VCC端口相连，所述电池的VCC端口用电线和Arduino Mega2560单片机的VCC端口相连，所述电池的GND端口用电线和Arduino Mega2560单片机的VCC端口相连，所述主蓝牙控制信号发射电路电源控制开关S1用电线串联在电池的GND端口和ArduinoMega2560单片机的GND端口之间，所述电位器17，调速电位器18，电位器19，电位器20分别用电线和辅助控制器Arduino UNO R3单片机的A0，A1，A2，A3号模拟量输入端口相连，所述辅助发射蓝牙的RX端口，TX端口，GND端口，VCC端口分别用电线和辅助控制器Arduino UNO R3单片机的TX端口，RX端口，GND端口，+5V端口相连，所述电池的VCC端口用电线和辅助控制器Arduino UNO R3单片机的VCC端口相连，所述电池的GND端口用电线和辅助控制器ArduinoUNO R3单片机的VCC端口相连，所述辅助蓝牙控制信号发射电路电源控制开关S2用电线串联在电池的GND端口和辅助控制器Arduino UNO R3单片机的GND端口之间。

2.根据权利要求1所述一种基于蓝牙无线通讯技术的用于控制二十一自由度机器人的控制台，其特征是:所述主蓝牙控制信号发射电路电源控制开关S1固定安装在前面板上，所述辅助蓝牙控制信号发射电路电源控制开关S2固定连接在前面板上。

3.根据权利要求1所述一种基于蓝牙无线通讯技术的用于控制二十一自由度机器人的控制台，其特征是:所述电位器1，电位器2，电位器3，电位器4，电位器5，电位器6，电位器7，调速电位器8，电位器9，电位器10，电位器11，电位器12，电位器13，电位器14，电位器15，电位器16，电位器17，电位器18，电位器19，电位器20通过电位器的螺纹螺母结构固定安装在前面板上。

4.根据权利要求1所述一种基于蓝牙无线通讯技术的用于控制二十一自由度机器人的控制台，其特征是:所述电源按钮开关固定连接在前面板上，所述模式按钮开关1，模式按钮开关2，模式按钮开关3，模式按钮开关4,模式按钮开关5，模式按钮开关6通过按钮开关的螺纹螺母结构固定安装在前面板上。

5.根据权利要求1所述一种基于蓝牙无线通讯技术的用于控制二十一自由度机器人的控制台，其特征是:所述四个方位的控制摇杆固定安装在前面板上，所述电池固定安装在前面板上，所述Arduino Mega2560单片机的扩展电路板插在Arduino Mega2560单片机上，所述Arduino Mega2560单片机通过固定柱长利用螺栓固定在下侧板上。

6.根据权利要求1所述一种基于蓝牙无线通讯技术的用于控制二十一自由度机器人的控制台，其特征是:所述主发射蓝牙通过导线与Arduino Mega2560单片机连接，所述辅助发射蓝牙通过电线通过导线与辅助控制器Arduino UNO R3单片机连接，所述辅助控制器Arduino UNO R3单片机通过固定柱短利用螺栓固定在下侧板上。

7.根据权利要求1所述一种基于蓝牙无线通讯技术的用于控制二十一自由度机器人的控制台，其特征是:所述左侧板，右侧板，前面板，后侧板通过螺钉与上侧板和下侧板连接。