本實用新型屬于電力機器人機械臂運動技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于CANopen的主從式液壓機械臂控制系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

在國內(nèi)傳統(tǒng)的帶電作業(yè)領(lǐng)域，更換橫擔和跌落保險一般都是人工手動操作完成，這種人工作業(yè)方式導(dǎo)致生產(chǎn)效率低下，且容易發(fā)生安全事故，機械臂代替人工進行帶電作業(yè)是發(fā)展的必然趨勢。目前，國內(nèi)的部分高校和科研院所在電機驅(qū)動的機械臂方面已經(jīng)獲得了一定的研究成果，但是當前市面上的帶電作業(yè)車都以液壓動力源為主，采用電機驅(qū)動的機械臂就需要額外一套動力系統(tǒng)，這大大提高了產(chǎn)品作業(yè)成本，而且電機驅(qū)動的機械臂在絕緣性能無法滿足需求。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的就是為了解決上述問題，提出了一種基于CANopen的主從式液壓機械臂控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用液壓驅(qū)動，同時使用高精度的位移傳感器，減輕了系統(tǒng)重量，提高了系統(tǒng)的控制精度。

為實現(xiàn)上述目的，本實用新型的具體方案如下：

一種基于CANopen的主從式液壓機械臂控制系統(tǒng)，包括：主操縱桿、PLC控制器、大臂磁滯傳感器、大臂液壓伺服放大器、前臂磁滯傳感器、前臂液壓伺服放大器、基座回轉(zhuǎn)編碼器、基座回轉(zhuǎn)液壓伺服放大器、手爪壓力傳感器、手爪液壓伺服放大器以及PC監(jiān)控器；

所述主操縱桿通過USB總線與PLC控制器連接；所述PLC控制器通過CAN總線與PC監(jiān)控器通信；所述大臂磁滯傳感器、大臂液壓伺服放大器、前臂磁滯傳感器、前臂液壓伺服放大器、基座回轉(zhuǎn)編碼器、基座回轉(zhuǎn)液壓伺服放大器、手爪壓力傳感器以及手爪液壓伺服放大器分別通過CAN總線與PLC控制器和PC監(jiān)控器通信。

進一步地，所述主操縱桿包括：MCU控制器、USB通信單元、狀態(tài)切換按鍵、機械臂鎖定按鍵、手爪開合按鍵、X軸模擬電位計和Y軸模擬電位計；所述MCU控制器與USB通信單元、狀態(tài)切換按鍵、機械臂鎖定按鍵、手爪開合按鍵、X軸模擬電位計和Y軸模擬電位計分別連接。

進一步地，所述MCU控制器通過USB通信單元與PLC控制器進行通信。

進一步地，所述CAN總線支持CANopen通信協(xié)議。

本實用新型的有益效果：

1.采用主從式的操作方式，操作直觀便捷，易于完成復(fù)雜的作業(yè)任務(wù)。

2.基于CANopen設(shè)計開發(fā)，數(shù)據(jù)傳輸穩(wěn)定，抗干擾能力強。

3.使用高精度的位移傳感器，提高了位置采樣的準確性，實現(xiàn)了精確控制。

4.動力系統(tǒng)采用液壓驅(qū)動，減輕了系統(tǒng)重量，滿了絕緣性能。

5.PLC控制器的掃描周期在1ms以內(nèi)，提高了系統(tǒng)的響應(yīng)速度，保證系統(tǒng)穩(wěn)定工作。

附圖說明

圖1是本實用新型基于CANopen的主從式液壓機械臂控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是主操縱桿組成示意圖；

其中，1.主操縱桿，2.PLC控制器，3.大臂磁滯傳感器，4.大臂液壓伺服放大器，5.前臂磁滯傳感器，6.前臂液壓伺服放大器，7.基座回轉(zhuǎn)編碼器，8.基座回轉(zhuǎn)液壓伺服放大器，9.手爪壓力傳感器，10.手爪液壓伺服放大器，11.PC監(jiān)控器。

圖2中，12.MCU控制器、13.USB通信單元、14.狀態(tài)切換按鍵、15.機械臂鎖定按鍵、16.手爪開合按鍵、17.X軸模擬電位計和18.Y軸模擬電位計。

具體實施方式：

下面結(jié)合附圖對本實用新型進行詳細說明：

一種基于CANopen的主從式液壓機械臂控制系統(tǒng)，包括：主操縱桿1、PLC控制器、大臂磁滯傳感器3、大臂液壓伺服放大器4、前臂磁滯傳感器5、前臂液壓伺服放大器6、基座回轉(zhuǎn)編碼器7、基座回轉(zhuǎn)液壓伺服放大器8、手爪壓力傳感器9、手爪液壓伺服放大器10以及PC監(jiān)控器11；

主操縱桿1通過USB總線與PLC控制器2連接，PLC控制器2、大臂磁滯傳感器3、大臂液壓伺服放大器4、前臂磁滯傳感器5、前臂液壓伺服放大器6、基座回轉(zhuǎn)編碼器7、基座回轉(zhuǎn)液壓伺服放大器8、手爪壓力傳感器9、手爪液壓伺服放大器10、PC監(jiān)控器11之間通過CAN總線連接，且均支持CANopen通信協(xié)議。

操縱桿由MCU控制器12、USB通信單元13、狀態(tài)切換按鍵14、機械臂鎖定按鍵15、手爪開合按鍵16、X軸模擬電位計17和Y軸模擬電位計18組成的。

MCU控制器12分別與USB通信單元13、狀態(tài)切換按鍵14、機械臂鎖定按鍵15、手爪開合按鍵16、X軸模擬電位計17和Y軸模擬電位計18連接。MCU控制器通過USB通信單元與PLC控制器進行通信。

本實用新型基于CANopen的主從式液壓機械臂控制系統(tǒng)的具體實施過程如下：

MCU控制器12采集狀態(tài)切換按鍵14、機械臂鎖定按鍵15、手爪開合按鍵16的數(shù)字量數(shù)據(jù)和X軸模擬電位計17、Y軸模擬電位計18的模擬量數(shù)據(jù)，通過USB通信單元13發(fā)送給PLC控制器2。

PLC控制器2上電后，使用CAN總線通過CANopen協(xié)議向大臂液壓伺服放大器4、前臂液壓伺服放大器6和基座回轉(zhuǎn)液壓伺服放大器8發(fā)出控制指令，來驅(qū)動液壓系統(tǒng)完成復(fù)位動作；復(fù)位完成后PLC控制器2使用CAN總線通過CANopen協(xié)議讀取大臂磁滯傳感器3、前臂磁滯傳感器5、基座回轉(zhuǎn)編碼器7和手爪壓力傳感器9的數(shù)據(jù)，并通過USB總線接收主操縱桿1的運動控制指令，確定臂液壓伺服放大器4、前臂液壓伺服放大器6和基座回轉(zhuǎn)液壓伺服放大器8的驅(qū)動參數(shù)，從而驅(qū)動液壓系統(tǒng)完成相應(yīng)的動作。

本實施例中，MCU控制器可以選用ST公司的STM32F103CBT6，也可以根據(jù)實際需要選擇其他型號的控制器。

PLC控制器選用基恩士公司的KV-NC32T系列控制器。

PC監(jiān)控器用于實時監(jiān)測主操縱桿1、PLC控制器2、大臂磁滯傳感器3、大臂液壓伺服放大器4、前臂磁滯傳感器5、前臂液壓伺服放大器6、基座回轉(zhuǎn)編碼器7、基座回轉(zhuǎn)液壓伺服放大器8、手爪壓力傳感器9和手爪液壓伺服放大器10的工作狀態(tài)。目前市場上的PC監(jiān)視器均能滿足要求。

上述雖然結(jié)合附圖對本實用新型的具體實施方式進行了描述，但并非對本實用新型保護范圍的限制，所屬領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明白，在本實用新型的技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本領(lǐng)域技術(shù)人員不需要付出創(chuàng)造性勞動即可做出的各種修改或變形仍在本實用新型的保護范圍以內(nèi)。