一種機器人靈巧手的驅(qū)動模塊的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及機器人靈巧手的控制系統(tǒng)研究領(lǐng)域，特別涉及一種多傳感器多自由度多指的機器人靈巧手的驅(qū)動模塊。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著科技的發(fā)展，人類對機器人的需求越來越大。特別是對擬人機器人，隨機器人技術(shù)越來越成熟，生活中出現(xiàn)越來越多的擬人機器人，同時人類對擬人機器人的似人程度的要求越來越高，出現(xiàn)了不少擬人手的靈巧手。
[0003]目前出現(xiàn)了各種各樣的靈巧手，對機器人靈巧手的控制方式，國內(nèi)外都有研究，主要的控制方式有:利用數(shù)據(jù)手套控制靈巧手；在靈巧手指端和手掌上安裝空間位置跟蹤器，通過跟蹤器檢測靈巧手的姿態(tài)數(shù)據(jù)，達到控制靈巧手的目的；利用攝像頭捕捉操作人員的手勢，將其映射成機器人靈巧手姿態(tài)來控制靈巧手。這些控制方式存在成本高，操作性差、通用性差等缺陷。
[0004]本實用新型采用一種擴展性良好的能實現(xiàn)閉環(huán)控制的驅(qū)動模塊，其能滿足不同自由度、多傳感器的靈巧手的驅(qū)動要求，可以內(nèi)置或外接控制器，具有可擴展性強、通用性強、驅(qū)動性能好等優(yōu)點，而且其硬件成本低廉。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本實用新型的主要目的，針對一種新型的多傳感器多自由度多指機器人靈巧手，提供一種成本低廉、驅(qū)動性能好、可擴展、通用性強，滿足多傳感器多自由度多指機器人靈巧手的控制需求的驅(qū)動模塊。它能實現(xiàn)對多傳感器多自由度多指機器人靈巧手的驅(qū)動控制，具有結(jié)構(gòu)簡單、控制靈活、操作簡單等特點。
[0006]本實用新型的目的通過以下的技術(shù)方案實現(xiàn):
[0007]本實用新型的一種機器人靈巧手的驅(qū)動模塊，包括總線接口、電機驅(qū)動模塊及傳感器模塊；所述總線接口通過總線與電機驅(qū)動模塊及傳感器模塊電氣連接；所述電機驅(qū)動模塊包括依次電氣連接的第一譯碼器、數(shù)據(jù)鎖存模塊、驅(qū)動芯片模塊；所述第一譯碼器及數(shù)據(jù)鎖存模塊分別與總線接口電氣連接；所述驅(qū)動芯片模塊與一機器人靈巧手上的電機電氣連接；所述傳感器模塊包括依次電氣連接的第二譯碼器、數(shù)據(jù)收發(fā)模塊、傳感器接口模塊；所述第二譯碼器及數(shù)據(jù)收發(fā)模塊分別與總線接口連接；所述傳感器接口模塊與所述機器人靈巧手的傳感器電氣連接。
[0008]所述總線接口是所述機器人靈巧手的驅(qū)動模塊與一控制器電氣連接的接口 ；所述總線包括地址總線、數(shù)據(jù)總線及控制總線；所述地址總線分別與第一譯碼器及第二譯碼器電氣連接；所述控制總線及數(shù)據(jù)總線均分別與數(shù)據(jù)鎖存模塊及數(shù)據(jù)收發(fā)模塊電氣連接。
[0009]所述數(shù)據(jù)鎖存模塊包括η個數(shù)據(jù)鎖存，其中η多1，所述驅(qū)動芯片模塊包括4η個驅(qū)動芯片，所述電機包括4η個直流電機；所述第一譯碼器，其輸入端通過地址總線與總線接口電氣連接，輸出端與數(shù)據(jù)鎖存的使能端連接，用于使能或者停止某個數(shù)據(jù)鎖存工作；所述數(shù)據(jù)鎖存，其輸入端與數(shù)據(jù)總線電氣連接，輸出端與驅(qū)動芯片的輸入端電氣連接，其用于傳輸和鎖存控制器發(fā)出的控制信息；所述驅(qū)動芯片，其輸出端與直流電機電氣連接，其接收來自數(shù)據(jù)鎖存的數(shù)據(jù)，直接驅(qū)動直流電機的正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)或者停止運動，其用于驅(qū)動直流電機運行；所述直流電機，指安裝在所述機器人靈巧手內(nèi)，實現(xiàn)指節(jié)自由度的電機；所述直流電機的數(shù)量與機器人靈巧手自由度的數(shù)量相同。
[0010]本實用新型所述電機驅(qū)動模塊包括4η路電機驅(qū)動支路，每一個支路均有一個驅(qū)動芯片，多個支路共用一個數(shù)據(jù)鎖存。
[0011]所述數(shù)據(jù)收發(fā)模塊包括m個數(shù)據(jù)收發(fā)器，其中1 ;所述傳感器接口模塊包括8m個傳感器接口 ；所述傳感器包括8m個不同種類的傳感器；所述數(shù)據(jù)收發(fā)器，其使能端與第二譯碼器電氣連接，輸入端與傳感器接口電氣連接，輸出端與總線接口電氣連接，其用于傳輸傳感器的狀態(tài)數(shù)據(jù)；所述第二譯碼器，其輸入端通過地址總線與總線接口電氣連接，其用于使能或者停止某個數(shù)據(jù)收發(fā)器工作。所述傳感器接口，其輸出端與傳感器連接，其用于連接所述機器人靈巧手上的傳感器；所述傳感器，指安裝在所述機器人靈巧手上的不同種類的傳感器。
[0012]本實用新型所述傳感器模塊包括8m路傳感器采集支路，每一路均有一個傳感器接口，一個傳感器接口與一個傳感器電氣連接，多路支路共用一個數(shù)據(jù)收發(fā)器。
[0013]所述不同種類的傳感器包括位置傳感器、觸碰傳感器、溫度傳感器及濕度傳感器，它們的數(shù)量均是多個且不等；所述位置傳感器指安裝在所述機器人靈巧手指節(jié)間、手掌體與指節(jié)間的傳感器，其是反映所述機器人靈巧手的指節(jié)位置關(guān)系的傳感器；所述觸碰傳感器是指安裝在所述機器人靈巧手上指節(jié)頂部及手掌蓋上的傳感器，其是反映所述機器人靈巧手觸碰外部環(huán)境及抓取物品情況的傳感器；所述溫度傳感器是指安裝在所述機器靈巧手上用來檢測外部環(huán)境或者物品的溫度的傳感器；所述濕度傳感器是指安裝在所述機器靈巧手上用來檢測外部環(huán)境或者物品的濕度的傳感器；所述溫度傳感器及濕度傳感器，它們分別安裝在所述機器人靈巧手上的不同部位，部分安裝在手指的不同指節(jié)表面，部分安裝在手掌表面；所述指節(jié)包括上指節(jié)、中指節(jié)及下指節(jié)；所述手掌包括手掌體及手掌蓋。
[0014]本實用新型的一種機器人靈巧手的驅(qū)動模塊還包括獨立電源，所述獨立電源單獨給驅(qū)動芯片模塊供電，并且所述獨立電源的電壓可調(diào)。
[0015]所述本實用新型的機器人靈巧手的驅(qū)動模塊，與其電氣連接的控制器采用內(nèi)置方式或者外接方式；所述內(nèi)置方式，指控制器設(shè)于驅(qū)動模塊內(nèi)；所述外接方式，指控制器設(shè)于所述驅(qū)動模塊外，其通過總線接口與驅(qū)動模塊電氣連接。
[0016]所述本實用新型的機器人靈巧手的驅(qū)動模塊，與其電氣連接的控制器，采用個人電腦、工控機或嵌入式系統(tǒng)；所述嵌入式系統(tǒng)包括處理器及外圍電路；所述處理器采用DSP、ARM、PLC或單片機；所述外圍電路指維持處理器正常工作的電路；
[0017]所述本實用新型的機器人靈巧手的驅(qū)動模塊，與其電氣連接的控制器接收來自上位機、遙控器或控制器內(nèi)部的輸入模塊的控制指令；所述上位機，采用工控機、個人PC、平板電腦、智能手機或嵌入式設(shè)備，上位機與控制器相互交換數(shù)據(jù)，控制器把所述驅(qū)動模塊的信息傳送給上位機，上位機對信息分析、處理后，發(fā)送控制指令至控制器，控制器解析指令后控制驅(qū)動模塊驅(qū)動機器人靈巧手；所述控制指令是指提供給控制器的控制信息，其包括多個字節(jié)。
[0018]本實用新型的一種機器人靈巧手的驅(qū)動模塊，其控制方法，包括控制電機運行及反饋傳感器信息；驅(qū)動模塊接收控制器發(fā)出的信號，通過總線將信號傳輸給電機驅(qū)動模塊及傳感器模塊；或通過總線將傳感器模塊的信號反饋給所述控制器。所述控制電機運行是指:所述第一譯碼器接收所述控制總線上的信號，譯碼后選擇某一數(shù)據(jù)鎖存工作，控制總線控制數(shù)據(jù)鎖存處于傳輸數(shù)據(jù)狀態(tài)，數(shù)據(jù)總線傳輸數(shù)據(jù)到所述數(shù)據(jù)鎖存上，然后數(shù)據(jù)鎖存輸出信號到所述驅(qū)動芯片，所述驅(qū)動芯片驅(qū)動相應(yīng)的所述直流電機運行。所述反饋傳感器信息是指:所述傳感器檢測機器人靈巧手的姿態(tài)信息及外部的環(huán)境信息，經(jīng)過傳感器接口將信息傳輸給數(shù)據(jù)收發(fā)器，所述第二譯碼器接收控制總線上的信號，譯碼后使能某一數(shù)據(jù)收發(fā)器工作，然后數(shù)據(jù)收發(fā)器傳輸數(shù)據(jù)到數(shù)據(jù)總線，總線接口將數(shù)據(jù)傳送到控制器。所述控制器接收控制指令及驅(qū)動模塊反饋的傳感器信息，綜合分析處理后，發(fā)送信號至所述電機驅(qū)動模塊，驅(qū)動電機運行，從而驅(qū)動機器人靈巧手。
[0019]本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點和有益效果:
[0020]1、本實用新型的驅(qū)動模塊中的電機驅(qū)動模塊具有多路電機驅(qū)動支路，能同時驅(qū)動多個電機；
[0021]2、本實用新型的驅(qū)動模塊中的傳感器模塊具有多路傳感器采集支路，能同時采集多個及多種傳感器信息；
[0022]3、本實用新型的驅(qū)動模塊可以內(nèi)置或者外接控制器，模塊兼容性好，可以單獨作為機器人靈巧手的控制裝置，也可以作為一個模塊，應(yīng)用于機械手或者機器人的控制系統(tǒng)中；
[0023]4、本實用新型產(chǎn)生控制指