CN218614063U - 一种力感知电动夹爪驱动电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种力感知电动夹爪驱动电路，包括电机驱动芯片、直流减速电机和滤波电路、放大电路、电压跟随电路，电机驱动芯片通过采样电阻与直流减速电机电连接，采样电阻与滤波电路电连接，滤波电路与放大电路电连接，放大电路与电压跟随电路电连接。通过采样电阻采集电动夹爪的夹持电流，夹持电流经过滤波电路和放大电路输出采样电压，采样电压送至电动夹爪的主控制器，由主控制器对采样电压进行处理并得出电动夹爪的夹持力，将计算得到的夹持力与设定的电动夹爪的夹持力进行比较，若不同则通过主控制器对电机驱动芯片进行输出电压调节，最终使得计算得到的夹持力与设定的电动夹爪的夹持力相同，从而实现电动夹爪夹持力的反馈精准调节。
Description
技术领域
本实用新型涉及电动夹爪驱动领域，具体涉及一种力感知电动夹爪驱动电路。
背景技术
机械臂在工业现场有着广泛应用。机械臂的应用离不开末端工具，而电动夹爪是最常见的机械臂末端工具，在工业上与教学科研领域有着广泛应用。传统的电动夹爪都是没有力反馈的开环控制系统，其夹持力往往精准度不够且无法反馈调节，从而使得机械臂应用受限。
发明内容
针对现有技术存在的电动夹爪夹持力无法反馈调节的问题，本实用新型提供了一种力感知电动夹爪驱动电路。
本实用新型采用以下的技术方案：
一种力感知电动夹爪驱动电路，包括电机驱动芯片、直流减速电机和滤波电路、放大电路、电压跟随电路，所述电机驱动芯片通过采样电阻与直流减速电机电连接，所述采样电阻与滤波电路电连接，所述滤波电路与放大电路电连接，放大电路与电压跟随电路电连接；
所述滤波电路包括第一滤波电容、第二滤波电容和第三滤波电容，所述第一滤波电容的正极和负极分别连接在采样电阻的两端，所述第二滤波电容的正极连接在第一滤波电容的正极和采样电阻之间，第三滤波电容的正极连接在第一滤波电容的负极和采样电阻之间；
所述放大电路包括第一运算放大器、第一二极管和第二二极管，所述第一运算放大器的同向输入端与第一滤波电容的正极相连，第一运算放大器的反向输入端与第一滤波电容的负极相连，所述第一二极管和第二二极管相连接，第一运算放大器的输出端连接在第一二极管和第二二极管之间，第一运算放大器的输出端能够输出采样电压；
电压跟随电路包括第二运算放大器，所述第一运算放大器的同向输入端与3.3V电源相连接，第二运算放大器的反向输入端与第二运算放大器的输出端均与第一运算放大器的同向输入端相连接。
优选地，所述第二滤波电容的负极和第三滤波电容的负极均接地。
优选地，所述放大电路还包括第四电阻、第五电阻、第六电阻、第七电阻、第二电阻和第十一电阻，所述第四电阻连接在第一滤波电容和第二滤波电容之间，所述第六电阻连接在第一滤波电容和第三滤波电容之间，所述第五电阻连接在第一滤波电容和第一运算放大器的同向输入端之间，所述第七电阻连接在第一滤波电容和第一运算放大器的反向输入端之间，所述第十一电阻连接在第一运算放大器的反向输入端和第一运算放大器的输出端之间，第二电阻连接在第一运算放大器的同向输入端和第二运算放大器的输出端之间。
优选地，所述电压跟随电路还包括第三电阻和第九电阻，第三电阻和第九电阻串联，第三电阻与3.3V电源相连，第一运算放大器的同向输入端连接在第三电阻和第九电阻之间。
本实用新型具有的有益效果是：
本实用新型提供的一种力感知电动夹爪驱动电路，通过采样电阻采集直流减速电机的电流，即采集电动夹爪的夹持电流，夹持电流经过滤波电路和放大电路输出采样电压，采样电压送至电动夹爪的主控制器，由主控制器对采样电压进行处理并得出电动夹爪的夹持力，将计算得到的夹持力与设定的电动夹爪的夹持力进行比较，如果不同，则通过主控制器对电机驱动芯片进行输出电压调节，最终使得计算得到的夹持力与设定的电动夹爪的夹持力相同，从而实现电动夹爪夹持力的反馈精准调节，满足了电动夹爪精准控制的需求。
附图说明
图1为力感知电动夹爪驱动电路的电路图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明的具体实施方式做进一步说明：
结合图1，一种力感知电动夹爪驱动电路，包括电机驱动芯片IC1、直流减速电机M1和滤波电路、放大电路、电压跟随电路。
电机驱动芯片通过采样电阻R1与直流减速电机电连接，采样电阻R1与滤波电路电连接，滤波电路与放大电路电连接，放大电路与电压跟随电路电连接。
采样电阻R1能够采集直流减速电机的电流，即采集电动夹爪的夹持电流。
放大电路与电动夹爪的主控制器电连接，主控制器与电机驱动芯片IC1电连接。
滤波电路包括第一滤波电容C3、第二滤波电容C5和第三滤波电容C6，其中，第一滤波电容的正极和负极分别连接在采样电阻R1的两端，第二滤波电容的正极连接在第一滤波电容的正极和采样电阻之间，第三滤波电容的正极连接在第一滤波电容的负极和采样电阻之间。
第二滤波电容的负极和第三滤波电容的负极均接地。
滤波电路能够对采集的夹持电流进行滤波，之后将采集的夹持电流送至放大电路放大。
放大电路包括第一运算放大器U1A、第一二极管D1和第二二极管D2，第一运算放大器的同向输入端与第一滤波电容C3的正极相连，第一运算放大器的反向输入端与第一滤波电容的负极相连。第一二极管和第二二极管相连接，第一二极管与3.3V电源相连接，第二二极管接地。
第一二极管和第二二极管构成钳位电路，来限制输出电压的范围，以保护后端的主控制器。
第一运算放大器的输出端连接在第一二极管和第二二极管之间，第一运算放大器的输出端能够输出采样电压ADIN。
第一运算放大器的输出端与主控制器相连接，将采样电压送至主控制器进行运算处理。
放大电路还包括第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、第二电阻R2和第十一电阻R11。第四电阻连接在第一滤波电容和第二滤波电容之间，第六电阻连接在第一滤波电容和第三滤波电容之间。
第五电阻连接在第一滤波电容和第一运算放大器的同向输入端之间，第七电阻连接在第一滤波电容和第一运算放大器的反向输入端之间。
第十一电阻连接在第一运算放大器的反向输入端和第一运算放大器的输出端之间。
第二电阻连接在第一运算放大器的同向输入端和第二运算放大器U1B的输出端之间。
第一运算放大器的输出端还连接有第八电阻R8，第八电阻R8接地。
电压跟随电路包括第二运算放大器U1B，第一运算放大器的同向输入端与3.3V电源相连接，第二运算放大器的反向输入端与第二运算放大器的输出端均与第一运算放大器的同向输入端相连接。
电压跟随电路还包括第三电阻R3和第九电阻R9，第三电阻和第九电阻串联，第三电阻与3.3V电源相连，第一运算放大器的同向输入端连接在第三电阻和第九电阻之间。
电压跟随电路还包括第十电阻R10，第十二电阻R12，及电容C4。
电压跟随电路能够为第一运算放大器的输入端偏置电压，偏置电压能让第一运算放大器输出的采样电压在合理范围内。
力感知电动夹爪驱动电路对电动夹爪的夹持力反馈控制过程为：
第一步：上位机通过串口对电动夹爪写入夹爪夹持的信号，包括夹持力的大小F1，以及夹持命令；
第二步：电机驱动芯片控制直流减速电机实现电动夹爪夹持，这个时候，通过采样电阻R1采集电动夹爪的夹持电流；
第三步：夹持电流经过滤波电路滤波后进入放大电路，放大电路对夹持电路进行放大后输出采样电压；
第四步：采样电压再经过滤波后进入主控制器，由主控制器对采样电压进行处理并得出电动夹爪的夹持力F2，将计算得到的夹持力与设定的电动夹爪的夹持力F1进行比较，如果F1和F2不同，则通过主控制器对电机驱动芯片进行输出电压调节，并通过采样电阻继续采集电动夹爪的夹持电流，最终使得计算得到的夹持力与设定的电动夹爪的夹持力相同，从而实现电动夹爪夹持力的反馈精准调节。
当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。
Claims (4)
1.一种力感知电动夹爪驱动电路，其特征在于，包括电机驱动芯片、直流减速电机和滤波电路、放大电路、电压跟随电路，所述电机驱动芯片通过采样电阻与直流减速电机电连接，所述采样电阻与滤波电路电连接，所述滤波电路与放大电路电连接，放大电路与电压跟随电路电连接；
所述滤波电路包括第一滤波电容、第二滤波电容和第三滤波电容，所述第一滤波电容的正极和负极分别连接在采样电阻的两端，所述第二滤波电容的正极连接在第一滤波电容的正极和采样电阻之间，第三滤波电容的正极连接在第一滤波电容的负极和采样电阻之间；
所述放大电路包括第一运算放大器、第一二极管和第二二极管，所述第一运算放大器的同向输入端与第一滤波电容的正极相连，第一运算放大器的反向输入端与第一滤波电容的负极相连，所述第一二极管和第二二极管相连接，第一运算放大器的输出端连接在第一二极管和第二二极管之间，第一运算放大器的输出端能够输出采样电压；
电压跟随电路包括第二运算放大器，所述第一运算放大器的同向输入端与3.3V电源相连接，第二运算放大器的反向输入端与第二运算放大器的输出端均与第一运算放大器的同向输入端相连接。
2.根据权利要求1所述的一种力感知电动夹爪驱动电路，其特征在于，所述第二滤波电容的负极和第三滤波电容的负极均接地。
3.根据权利要求1所述的一种力感知电动夹爪驱动电路，其特征在于，所述放大电路还包括第四电阻、第五电阻、第六电阻、第七电阻、第二电阻和第十一电阻，所述第四电阻连接在第一滤波电容和第二滤波电容之间，所述第六电阻连接在第一滤波电容和第三滤波电容之间，所述第五电阻连接在第一滤波电容和第一运算放大器的同向输入端之间，所述第七电阻连接在第一滤波电容和第一运算放大器的反向输入端之间，所述第十一电阻连接在第一运算放大器的反向输入端和第一运算放大器的输出端之间，第二电阻连接在第一运算放大器的同向输入端和第二运算放大器的输出端之间。
4.根据权利要求1所述的一种力感知电动夹爪驱动电路，其特征在于，所述电压跟随电路还包括第三电阻和第九电阻，第三电阻和第九电阻串联，第三电阻与3.3V电源相连，第一运算放大器的同向输入端连接在第三电阻和第九电阻之间。
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| CN116460861A (zh) * | 2023-06-20 | 2023-07-21 | 佛山市增广智能科技有限公司 | 夹爪控制方法及计算机可读存储介质 |
| CN117484512A (zh) * | 2023-12-29 | 2024-02-02 | 苏州钧舵机器人有限公司 | 一种电动夹爪控制方法及电动夹爪 |
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