一種智能助力機(jī)械手系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及機(jī)械設(shè)備領(lǐng)域，尤其涉及一種智能助力機(jī)械手系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著我國制造業(yè)的發(fā)展，包括工業(yè)機(jī)器人在內(nèi)的越來越多的自動化設(shè)備被用于生產(chǎn)實踐中。傳統(tǒng)的工業(yè)機(jī)器人，需要編制較為復(fù)雜的運行程序，嚴(yán)格按程序指令運行，且設(shè)備價格昂貴，使用成本高。在我國目前多數(shù)中小企業(yè)中，存在生產(chǎn)現(xiàn)場生產(chǎn)品種多，對于大型物件的搬運裝配，不僅工人的勞動強(qiáng)度大、效率低、準(zhǔn)確性差，而且還易對勞動者造成傷害。在物料搬運方面，傳統(tǒng)的人工搬運，不能實現(xiàn)精確的速度及位置控制。面對臨時搬運和碼放等情況，人機(jī)對話不完善，往往僅能作出停機(jī)或報警等響應(yīng)，無法隨機(jī)應(yīng)變，人機(jī)互動性不好，給生產(chǎn)帶來不便。
【實用新型內(nèi)容】
[0003]本實用新型的一個目的在于解決傳統(tǒng)的人工搬運效率低以及工業(yè)機(jī)器人使用成本高，入機(jī)對話不完善的技術(shù)問題。
[0004]為實現(xiàn)上述目的，根據(jù)本實用新型提出一種智能助力機(jī)械手系統(tǒng)，它包括機(jī)架上設(shè)置的機(jī)械手部分和與其連接的機(jī)械手控制部分，所述機(jī)械手部分包括伺服電機(jī)和與伺服電機(jī)連接的減速機(jī)，與減速機(jī)連接的卷揚機(jī)，所述卷揚機(jī)通過鋼絲繩與操作手柄連接，所述操作手柄自上而下包括與鋼絲繩連接的拉力傳感器，與拉力傳感器連接的手柄軸，所述手柄軸側(cè)壁套接手柄套，下端連接承重端，所述手柄套上安裝設(shè)定按鈕，所述手柄套內(nèi)壁與手柄軸之間設(shè)置光電開關(guān)，位移傳感器，數(shù)字加速度計；所述機(jī)械手控制部分包括主控制器以及通過CAN總線連接的手柄控制器和伺服控制器，所述伺服控制器分別與所述伺服電機(jī)和設(shè)置在伺服電機(jī)軸頭的編碼器連接，所述手柄控制器包括電源，與電源連接的單片機(jī)和與所述單片機(jī)連接的位移傳感器外圍電路，拉力傳感器外圍電路，所述設(shè)定按鈕、光電開關(guān)、數(shù)字加速度計分別與手柄控制器連接，所述拉力傳感器、位移傳感器分別通過拉力放大器和位移放大器與手柄控制器的位移傳感器外圍電路，拉力傳感器外圍電路電連接。
[0005]通過設(shè)置有操作手柄的機(jī)械手部分，可以實現(xiàn)在生產(chǎn)現(xiàn)場，人機(jī)之間展開協(xié)調(diào)配合，一同完成對現(xiàn)場工件按需調(diào)配、移動。提升模式時，光電開關(guān)將手柄套相對手柄軸上下移動作為開關(guān)量傳輸給手柄控制器，機(jī)械手系統(tǒng)即可獲知有工件需要移動的需求，操作人員手握住操作手柄，向上或向下移動手柄套，機(jī)械手就向上或向下移動，位移傳感器采集手柄套相對位移量作為提升速度控制參數(shù)。
[0006]在隨動模式時，當(dāng)操作人員手扶住工件，當(dāng)向下施力于工件時，機(jī)械手向下運動，當(dāng)向上施力于工件時，機(jī)械手向上移動，期間，拉力傳感器采集施力的大小以實現(xiàn)提升速度控制。當(dāng)工件接觸地面或重量突然減小一半時，數(shù)字加速度計采集該信號，對機(jī)械手鎖住，自動切換到提升模式。
[0007]提升模式時，結(jié)合手柄套上的設(shè)定開關(guān)是否有設(shè)定值，可實現(xiàn)位置控制模式，相當(dāng)于普通升降設(shè)備的點位控制，在此模式時(先設(shè)定某位置為需要到達(dá)的位置及速度)，向上或向下移動手柄套，伺服電機(jī)編碼器記錄行進(jìn)距離，位移傳感器實現(xiàn)速度信號的提取，工件以設(shè)定速度移動到指定位置。
[0008]另外，根據(jù)本實用新型實施例可以具有如下附加的技術(shù)特征:
[0009]根據(jù)本實用新型的一個實施例，所述電源包括外部輸入VCC24V，與VCC24V電源連接的電壓轉(zhuǎn)換芯片IC4，IC6，所述IC6輸出VCC20V電壓，所述電壓轉(zhuǎn)換芯片IC4正負(fù)輸出端跨接濾波電容C801，C802輸出VCC_5V電壓，所述IC4正負(fù)輸出端還與電壓轉(zhuǎn)換芯片IC5正負(fù)輸入端連接，電容C803跨接IC5正負(fù)輸入端，所述IC5正負(fù)輸出端跨接電容C804，C805輸出VCC_3.3V電壓，電壓轉(zhuǎn)換芯片IC4、IC5、IC6共地連接。
[0010]根據(jù)本實用新型的一個實施例，所述位移傳感器外圍電路包括芯片IC1，所述ICl的引腳VS+與電源VCC20V連接，引腳EXCl和引腳BIN-連接后與位移傳感器的原邊B端以及電阻R416 —端連接，引腳EXC2和引腳BIN+連接后與位移傳感器的原邊A端以及電阻R415 一端連接，引腳LEVl和LEV2通過電阻R401連接，引腳FREQl和FREQ2通過電容C401連接，引腳BFILTl和BFILT2通過C402連接，引腳AFILTl和AFILT2通過電容C403連接，引腳ACOWP-和ACOWP+分別與電阻R415另一端以及電阻R416另一端連接，電容C406支路，電阻R406與R407串聯(lián)支路分別跨接在電阻R415、R416另一端之間，引腳AIN+、AIN-分別與位移傳感器的副邊a端和b端連接，引腳AIN-通過電阻R405，AC0WP-通過電阻R408，0FF1通過電阻R402，0FF2通過電阻R403以及引腳VS-共地連接，引腳SIGOUT通過電阻R404和電容C405并聯(lián)支路與引腳FEEDBACK連接，引腳FEEDBACK通過電容C404與引腳0UTFILT連接，引腳SIGOUT通過電阻R413與運算放大器正輸入端連接，運算放大器正輸入端通過R414和C412并聯(lián)支路接地，電源VCC20V與電容C407、C409、R409 一端連接，C407另一端與R409另一端連接后再與C408、C410、R410 一端以及ICl引腳SIGREF連接，C408、C409、C410、R410另一端共地連接，ICl引腳SIGREF通過R411與C411、R412 一端以及運算放大器負(fù)輸入端連接，電容C411，電阻R412另一端與運算放大器輸出端連接，運算放大器輸出端與手柄控制器連接。
[0011 ] 根據(jù)本實用新型的一個實施例，所述拉力傳感器外圍電路包括芯片IC2，所述芯片IC2引腳Rg-通過電阻R420與R421串聯(lián)支路與引腳Rg+連接，引腳Vs+與電源VCC_5V連接，引腳REF與電容C416 —端、電阻R425 —端、滑動變阻器R426 —固定端、滑動輸入端連接，滑動變阻器R426另一固定端與電阻R427 —端連接，電阻R425另一端與電源VCC_5V連接，電源VCC_5V與C415、R417、R418 —端連接，R417另一端分別與R419 —端、電容C412 —端、電阻R423 —端以及拉力傳感器輸入端Sig-連接，R418另一端與電容C412另一端、電阻R424 一端、電阻R422 —端以及拉力傳感器輸入端Sig+連接，R419另一端與電容C414 一端以及IC2放大器負(fù)輸入端連接，電阻R422另一端與電容C413 —端以及IC2放大器正輸入端連接，芯片IC2放大器引腳Vs-、電容C414另一端、電容C413另一端、電阻R424另一端、電阻R423另一端、電容C415另一端、R427另一端、C416另一端共地連接。
[0012]根據(jù)本實用新型的一個實施例，所述手柄控制器還包括與所述單片機(jī)連接的顯示器電路，所述顯示器電路包括YB0802B IXD顯示電路。
[0013]根據(jù)本實用新型的一個實施例，所述IC4為MC34063、所述IC5為TPS79333、所述IC6 為 LM317。
[0014]根據(jù)本實用新型的一個實施例，所述芯片ICl為AD698，所述位移傳感器為LVDT。
[0015]根據(jù)本實用新型的一個實施例，所述芯片IC2為AD623。
[0016]通過CAN通信總線技術(shù)實現(xiàn)控制數(shù)據(jù)從手柄控制器經(jīng)主控制器傳遞到伺服控制器。伺服控制器可以使伺服電機(jī)運行于位移模式、速度模式和扭矩模式，伺服電機(jī)軸端編碼器將信號反饋到伺服控制器，與主控制器給定的控制參數(shù)比較，控制電機(jī)的速度和位置。電機(jī)驅(qū)動器通過CAN總線接口接收由伺服控制器給定的控制信號。電機(jī)實現(xiàn)很好的無極調(diào)速。實現(xiàn)工件的提升、下降及移動的穩(wěn)定運行。
[0017]主控制器通過CAN總線與手柄控制器和伺服控制器進(jìn)行通訊