機械手控制系統的制作方法
【專利摘要】一種機械手控制系統，包括：主控制板、脈沖板、用戶IO板、系統IO板、用戶IO接口板以及系統IO接口板。其中，脈沖板、用戶IO板以及系統IO板通過總線與主控制板進行數據交互；主控制板處理脈沖板、用戶IO板以及系統IO板的數據，并發送控制信號至脈沖板、用戶IO板與系統IO板；脈沖板發送脈沖信號到伺服驅動器，伺服驅動器將脈沖信號轉換為控制電流，控制電流控制伺服電機轉動；用戶IO板通過用戶IO接口板與外部設備相連接，用戶IO板與外部設備進行數據交互；系統IO板通過系統IO接口板與傳感器以及手部電磁閥相連接，系統IO板與傳感器以及手部電磁閥進行數據交互。本發明提出的機械手控制系統相比于傳統的中型可編程控制器具有體積小、易擴展的優點。
【專利說明】機械手控制系統
【技術領域】
[0001]本發明涉及工業自動化控制技術，尤其涉及一種機械手控制系統。
【背景技術】
[0002]現有的工業用機械手控制系統主要采用可編程控制器(PLC)做為核心控制器件，PLC的缺點是體積較大、重量較重、各類通信協議擴展不方便，無法做高級算法運算等。由于工業用機械手系統要求實時性高、可編程能力強且響應速度快，所以通常選用中型PLC作為控制器件。中型PLC通常由電源模塊、CPU模塊、數字量輸入模塊、數字量輸出模塊、位控模塊、通信模塊、模擬量輸入模塊以及模擬量輸出模塊組成，以上各模塊之間需要通過PLC專用背板進行直列安裝，安裝后整個設備尺寸普遍偏大，較占空間。中型PLC與其他系統進行通信時需要擴展相應的通信模塊來實現對相應通信協議的支持，這將額外增加設備的體積與成本。
【發明內容】
[0003]本發明旨在解決上述現有技術中存在的問題，提出一種機械手控制系統。
[0004]本發明提出的機械手控制系統用于機械手控制，所述機械手包括伺服驅動器、伺服電機、小臂、傳感器以及手部電磁閥，所述伺服驅動器與所述伺服電機連接，所述伺服電機與所述小臂傳動連接，所述傳感器以及所述手部電磁閥安置在所述小臂上。所述控制系統包括:主控制板、脈沖板、用戶IO板、系統IO板、用戶IO接口板以及系統IO接口板。其中，所述脈沖板、用戶IO板以及系統IO板通過總線與所述主控制板進行數據交互；所述主控制板處理所述脈沖板、用戶IO板以及系統IO板的數據，并發送控制信號至所述脈沖板、用戶IO板與系統IO板；所述脈沖板發送脈沖信號到所述伺服驅動器，所述伺服驅動器將所述脈沖信號轉換為控制電流，所述控制電流控制所述伺服電機轉動；所述用戶IO板通過所述用戶IO接口板與外部設備相連接，所述用戶IO板與所述外部設備進行數據交互；所述系統IO板通過所述系統IO接口板與所述傳感器以及所述手部電磁閥相連接，所述系統IO板與所述傳感器以及所述手部電磁閥進行數據交互。
[0005]優選地，所述主控制板為嵌入式控制板。
[0006]優選地，所述脈沖板、所述用戶IO板以及所述系統IO板通過CAN總線與所述主控制板進行數據交互。
[0007]優選地，所述脈沖板采用485接口標準與所述驅動器相連接。
[0008]優選地，所述機械手控制系統還包括供電模塊，所述供電模塊通過系統IO接口板與所述主控制板、所述脈沖板、所述用戶IO板以及所述系統IO板電連接。
[0009]優選地，所述用戶IO接口板為兩塊，每塊所述用戶IO接口板包括16路信號的輸入與輸出端口。
[0010]優選地，所述機械手控制系統還包括上位控制機，所述上位控制機與所述機械手通訊。[0011]本發明提出的機械手控制系統使用所述控制板、所述脈沖板、所述用戶IO板、所述系統IO板、所述用戶IO接口板以及所述系統IO接口板作為所述機械手控制系統的核心器件，相比于傳統的中型PLC，本發明提出的機械手控制系統具有體積小的優點，同時可以將各類通信模塊整合到所述控制板上，避免了額外擴展通信模塊。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0012]圖1是本發明一實施例的機械手控制系統結構圖。
【具體實施方式】
[0013]為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清晰，以下結合附圖及實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，并不用于限定本發明。
[0014]下文首先對本發明提出的機械手控制系統結構組成及其各部件連接關系進行描述，而后結合所述機械手控制系統的工作環境對其工作原理作進一步描述。
[0015]本發明提出的機械手控制系統用于機械手控制，所述機械手包括伺服驅動器、伺服電機、小臂、傳感器以及手部電磁閥，所述伺服驅動器與所述伺服電機連接，所述伺服電機與所述小臂傳動連接，所述傳感器以及所述手部電磁閥安置在所述小臂上。圖1所示為本發明一實施例的機械手控制系統結構圖。
[0016]在本實施例中，所述機械手控制系統包括:主控制板100、用戶IO板101、系統IO板102、脈沖板103、用戶IO接口板104以及系統IO接口板105。
[0017]所述脈沖板103、所述用戶IO板104以及所述系統IO板105均通過總線與所述主控制板100進行數據交互。優選地，所述主控制板100使用嵌入式控制板。在所述主控制板100上安裝有嵌入式Linux操作系統，在嵌入式Linux環境下可以開發適用于控制所述機械手的程序，同時還可以將各類通信模塊整合到所述控制板100上，避免了額外擴展通信模塊。此外，所述總線為CAN總線或任何具有局域網絡控制功能的總線中的一種。
[0018]所述主控制板100處理所述脈沖板103、用戶IO板101以及系統IO板102的數據，并發送控制信號至所述脈沖板103、用戶IO板101與系統IO板102。
[0019]所述脈沖板103向所述伺服驅動器發送脈沖信號，所述伺服驅動器將所述脈沖信號轉換為控制電流，所述伺服電機在所述控制電流的控制下轉動，同時帶動所述小臂運動。優選地，所述脈沖板103采用485接口標準與所述驅動器相連接。
[0020]所述用戶IO板101通過所述用戶IO接口板104與外部設備相連接，所述用戶IO板101與所述外部設備進行數據交互。
[0021]所述系統IO板102通過所述系統IO接口板105與所述傳感器以及所述手部電磁閥相連接，所述系統IO板102與所述傳感器以及手部電磁閥進行數據交互。
[0022]上文對本發明提出的機械手控制系統結構組成及其各部件連接關系做了介紹，下面將結合所述機械手控制系統的工作環境對其工作原理作進一步描述。
[0023]以應用在機床的物料夾取機械手為例，所述用戶IO板101通過所述用戶IO接口板104與安置在機床上的物料監控裝置相連接，所述物料監控裝置可以是攝像頭，用于拍攝所述機床上物料的數量；所述物料監控裝置也可以是重量傳感裝置，用于檢測所述機床上物料的重量，所述用戶IO板101與所述物料監控裝置進行數據交互。
[0024]具體地，當所述物料監控裝置檢測到所述機床上存有物料時，會向所述用戶IO接口板104發送數據信息，所述數據信息表明所述機床上存有物料。所述用戶IO板101通過所述用戶IO接口板104獲取所述數據信息，并通過所述總線將所述數據信息發送至所述主控制板100，所述主控板100處理所述數據信息，并分別向所述脈沖板103以及所述系統IO板102發送第一控制信號以及第二控制信號。所述脈沖板103根據所述第一控制信號向所述伺服驅動器發送脈沖信號，所述伺服驅動器將所述脈沖信號轉換為控制電流，所述伺服電機在所述控制電流的控制下轉動，同時帶動所述小臂運動；同時所述系統IO板102根據所述第二控制信號實時地與所述傳感器以及所述手部電磁閥進行數據交換，所述傳感器用于監控當前機械手與所述物料的距離，所述手部電磁閥的開關用于控制所述機械手夾取所述物料。
[0025]具體地，所述傳感器實時地獲取所述機械手的位置信息，所述主控制板100通過所述系統IO板102以及所述系統IO接口板105獲取并處理所述位置信息，然后實時地向所述脈沖板103發送控制信號，以控制所述機械手向所述物料靠近。
[0026]當所述機械手已處于可夾取所述物料的位置時，所述主控制板100向所述脈沖板103發送控制信號，控制所述機械手停止運動；同時所述主控制板100向所述系統IO板發送控制信號，以控制所述手部電磁閥夾取所述物料。夾取動作完成后，所述主控制板100向所述脈沖板103發送控制信號，繼續控制所述機械手運動，將所述物料夾至預指定位置。
[0027]優選地，當所述外部設備為多個時，所述用戶IO接口板104可擴展為多塊，其中每塊所述用戶IO接口板包括16路信號的輸入與輸出端口。
[0028]優選地，所述機械手控制系統還包括供電模塊，所述供電模塊通過系統IO接口板105給所述主控制板100、所述脈沖板103、所述用戶IO板101以及所述系統IO板102供電。
[0029]優選地，當所述機械手為多個時，所述機械手控制系統還包括上位控制機，所述上位控制機與所述多個機械手進行通訊，從而對所述多個機械手進行協調與調度。
[0030]本發明提出的機械手控制系統使用所述控制板100、所述脈沖板103、所述用戶IO板102、所述系統IO板102、所述用戶IO接口板104以及所述系統IO接口板105作為所述機械手控制系統的核心器件，相比于傳統的中型PLC，本發明提出的機械手控制系統具有體積小的優點，同時可以將各類通信模塊整合到所述控制板100上，避免了額外擴展通信模塊。
[0031]雖然本發明參照當前的較佳實施方式進行了描述，但本領域的技術人員應能理解，上述較佳實施方式僅用來說明本發明，并非用來限定本發明的保護范圍，任何在本發明的精神和原則范圍之內，所做的任何修飾、等效替換、改進等，均應包含在本發明的權利保護范圍之內。
【權利要求】
1.一種機械手控制系統，用于機械手控制，所述機械手包括伺服驅動器、伺服電機、小臂、傳感器以及手部電磁閥，所述伺服驅動器與所述伺服電機連接，所述伺服電機與所述小臂傳動連接，所述傳感器以及所述手部電磁閥安置在所述小臂上，其特征在于，所述控制系統包括:主控制板、脈沖板、用戶IO板、系統IO板、用戶IO接口板以及系統IO接口板，其中， 所述脈沖板、用戶IO板以及系統IO板通過總線與所述主控制板進行數據交互； 所述主控制板處理所述脈沖板、用戶IO板以及系統IO板的數據，并發送控制信號至所述脈沖板、用戶IO板與系統IO板； 所述脈沖板發送脈沖信號到所述伺服驅動器，所述伺服驅動器將所述脈沖信號轉換為控制電流，所述控制電流控制所述伺服電機轉動； 所述用戶IO板通過所述用戶IO接口板與外部設備相連接，所述用戶IO板與所述外部設備進行數據交互； 所述系統IO板通過所述系統IO接口板與所述傳感器以及所述手部電磁閥相連接，所述系統IO板與所述傳感器以及所述手部電磁閥進行數據交互。
2.根據權利要求1所述的一種機械手控制系統，其特征在于，所述主控制板為嵌入式控制板。
3.根據權利要求1所述的一種機械手控制系統，其特征在于，所述脈沖板、所述用戶IO板以及所述系統IO板通過CAN總線與所述主控制板進行數據交互。
4.根據權利要求1所述的一種機械手控制系統，其特征在于，所述脈沖板采用485接口標準與所述驅動器相連接。
5.根據權利要求1所述的一種機械手控制系統，其特征在于，還包括供電模塊，所述供電模塊通過系統IO接口板與所述主控制板、所述脈沖板、所述用戶IO板以及所述系統IO板電連接。
6.根據權利要求1所述的一種機械手控制系統，其特征在于，所述用戶IO接口板為兩塊，每塊所述用戶IO接口板包括16路信號的輸入與輸出端口。
7.根據權利要求1所述的一種機械手控制系統，其特征在于，還包括上位控制機，所述上位控制機與所述機械手通訊。
【文檔編號】B25J9/16GK103802105SQ201210442029
【公開日】2014年5月21日 申請日期:2012年11月8日 優先權日:2012年11月8日
【發明者】鄧德智, 褚明杰, 劉一恒, 曲道奎, 徐方, 李健 申請人:沈陽新松機器人自動化股份有限公司