二自由度機械手控制實驗儀的制作方法
【專利摘要】一種二自由度機械手控制實驗儀，包括實驗儀本體以及機械手，所述實驗儀本體內(nèi)部設(shè)置有控制模塊和供電模塊（1）；所述控制模塊包括555定時電路模塊（2），所述555定時電路模塊（2）的信號輸出端與施密特觸發(fā)器（3）的信號輸入端電連接，所述施密特觸發(fā)器（3）的信號輸出端與比較器（4）的信號輸入端電連接，所述比較器（4）的信號輸出端與放大器（5）的信號輸入端電連接，所述放大器（5）的信號輸出端與所述機械手的舵機（6）的信號輸入端電連接，以使所述555定時電路模塊（2）控制所述機械手運動。本實用新型的二自由度機械手控制實驗儀，產(chǎn)生的方波波形穩(wěn)定，機械手運動平穩(wěn)，控制精度高。
【專利說明】二自由度機械手控制實驗儀
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本實用新型屬于教學(xué)實驗儀器領(lǐng)域，特別涉及一種二自由度機械手控制實驗儀?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]機械手控制實驗儀是一種以步進電動機或舵機為主要控制對象的受控實驗設(shè)備，主要是用于各大專院校電氣自動化等相關(guān)專業(yè)學(xué)生學(xué)習(xí)，掌握步進電動機或舵機的啟動精確定位、轉(zhuǎn)速控制等試驗與培訓(xùn)。
[0003]機械手控制實驗儀具有多種形式，包括四自由度的圓柱坐標機械手、三自由度多關(guān)節(jié)機械手和二自由度的直角坐標機械手等，每個自由度分別由步進電動機或舵機驅(qū)動，通過可編程序控制器或計算機通過相應(yīng)的控制卡對其實施控制。
[0004]現(xiàn)有的二自由度機械手控制實驗儀，通常是由單片機或者555定時電路模塊通過控制產(chǎn)生不同頻率、不同占空比的方波，從而控制機械手的移動和夾持。當二自由度機械手控制實驗儀采用555定時電路模塊控制時，由于555定時電路模塊的固有特性，產(chǎn)生的方波波形不穩(wěn)定、抖動大，機械手運動不平穩(wěn)，控制精度低。
實用新型內(nèi)容
[0005]為此，本實用新型所要解決的技術(shù)問題在于現(xiàn)有技術(shù)的二自由度機械手控制實驗儀采用555定時電路模塊控制時產(chǎn)生的方波波形不穩(wěn)定、抖動大，機械手運動不平穩(wěn)，控制精度低的問題，而提供一種方波波形穩(wěn)定，機械手運動平穩(wěn)，控制精度高的二自由度機械手控制實驗儀。
[0006]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下:
[0007]一種二自由度機械手控制實驗儀，包括實驗儀本體以及與所述實驗儀器本體電連接、并由所述實驗儀本體控制的機械手，所述實驗儀本體內(nèi)部設(shè)置有:
[0008]控制模塊，控制所述二自由度機械手控制實驗儀的運行，驅(qū)動所述機械手運動；
[0009]供電模塊，為所述二自由度機械手控制實驗儀提供電源；
[0010]所述控制模塊包括555定時電路模塊,所述555定時電路模塊的信號輸出端與施密特觸發(fā)器的信號輸入端電連接，所述施密特觸發(fā)器的信號輸出端與比較器的信號輸入端電連接，所述比較器的信號輸出端與放大器的信號輸入端電連接，所述放大器的信號輸出端與所述舵機的信號輸入端電連接，以使所述555定時電路模塊控制所述機械手運動。
[0011]上述二自由度機械手控制實驗儀中，所述555定時電路模塊包括四個阻值可調(diào)的電位器。
[0012]上述二自由度機械手控制實驗儀中，所述舵機的旋轉(zhuǎn)角度為O?180°，所述舵機的驅(qū)動電壓為4.8?6V。
[0013]上述二自由度機械手控制實驗儀中，所述舵機的驅(qū)動電壓為5V時，轉(zhuǎn)速為
0.15s/60° 。
[0014]上述二自由度機械手控制實驗儀中，所述控制模塊還具有程序升級接口。[0015]上述二自由度機械手控制實驗儀中，所述程序升級接口為航空插頭式接口。
[0016]上述二自由度機械手控制實驗儀中，所述實驗儀本體的外部具有控制面板。
[0017]上述二自由度機械手控制實驗儀中，還包括顯示所述二自由度機械手控制實驗儀工作狀態(tài)的顯示模塊，所述顯示模塊與所述放大器的信號輸出端電連接；所述控制面板上設(shè)置有顯示屏。
[0018]本實用新型的上述技術(shù)方案相比現(xiàn)有技術(shù)具有以下優(yōu)點:
[0019](I)本實用新型提供的二自由度機械手控制實驗儀，包括實驗儀本體以及與實驗儀器本體電連接、并由實驗儀本體控制的機械手，實驗儀本體內(nèi)部設(shè)置有控制模塊和供電模塊；其中控制模塊包括555定時電路，555定時電路模塊的信號輸出端與施密特觸發(fā)器的信號輸入端電連接，施密特觸發(fā)器的信號輸出端與比較器的信號輸入端電連接，比較器信號輸出端與放大器的信號輸入端電連接，放大器的信號輸出端與機械手的舵機的信號輸入端電連接。經(jīng)過施密特觸發(fā)器、比較器和放大器對555定時電路模塊產(chǎn)生波形的整形，方波波形穩(wěn)定，抖動很小，機械手運動平穩(wěn)，控制精度高。
[0020](2)本實用新型提供的二自由度機械手控制實驗儀，其中控制模塊還集成有單片機，通過單片機或555定時電路對機械手進行左右移和抓緊放松的控制，可用來模擬工業(yè)機械手的操作模式，使操作人員更容易理解工業(yè)的機械化操作，同時加深對555定時電路的使用以及比較器、放大器、譯碼器應(yīng)用電路的理解，并且初步認識單片機編程的應(yīng)用，可用于數(shù)字電路、模擬電路、單片機基礎(chǔ)教學(xué)的使用，而且將機械用途的機械手等比簡單的做成模型，同時采用兩軸機械手更加接近于工業(yè)機械化，采用兩種控制方式，使本實用新型的實驗儀可應(yīng)用于多種課程設(shè)計。
[0021](3)本實用新型提供的二自由度機械手控制實驗儀，控制模塊還具有程序升級接口，將程序升級接口引出，使得后期設(shè)備程序的更新、操作人員對程序的改寫都非常方便，只需要用一個簡單電路就可以更新程序而不需要任何仿真下載器，也不需要將設(shè)備拆開，并且將插口設(shè)計成航空插頭的模式，大大提高了升級接口的穩(wěn)定性以及安全性。
[0022](4)本實用新型提供的二自由度機械手控制實驗儀，其中555定時電路包括四個阻值可調(diào)的電位器，能夠?qū)?55定時電路產(chǎn)生的方波進行微調(diào)，進一步調(diào)整波形的占空比，提高控制可靠性和精確度。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0023]為了使本實用新型的內(nèi)容更容易被清楚的理解，下面根據(jù)本實用新型的具體實施例并結(jié)合附圖，對本實用新型作進一步詳細的說明，其中
[0024]圖1是本實用新型二自由度機械手控制實驗儀的電路原理示意圖；
[0025]圖2是本實用新型二自由度機械手控制實驗儀的控制模塊電路圖；
[0026]圖3是本實用新型二自由度機械手控制實驗儀控制模塊采用555定時電路的原理示意圖。
[0027]圖中附圖標記表示為:1_供電模塊，2-555定時電路模塊，3_施密特觸發(fā)器，4-比較器，5-放大器,6-舵機,8-顯不模塊。
【具體實施方式】[0028]如圖1-3所示，是本實用新型二自由度機械手控制實驗儀的優(yōu)選實施例。所述二自由度機械手控制實驗儀主要用于模擬電路產(chǎn)生頻率信號以及單片機產(chǎn)生的頻率信號，分別來控制機械手的移動夾持等動作。
[0029]所述二自由度機械手控制實驗儀包括實驗儀本體以及與所述實驗儀器本體電連接、并由所述實驗儀本體控制的機械手，所述實驗儀本體內(nèi)部設(shè)置有控制模塊、顯示模塊8和供電模塊I。所述實驗儀本體的外部具有控制面板，所述控制面板上設(shè)置有顯示屏9，所述顯示屏9能夠顯示所述機械手的工作狀態(tài)。
[0030]所述控制模塊控制所述二自由度機械手控制實驗儀的運行，驅(qū)動所述機械手運動；所述顯示模塊8與所述放大器5的信號輸出端電連接，顯示所述二自由度機械手控制實驗儀的工作狀態(tài)；所述供電模塊I為所述二自由度機械手控制實驗儀提供電源。
[0031]所述控制模塊包括555定時電路模塊2,所述555定時電路模塊2的信號輸出端與施密特觸發(fā)器3的信號輸入端電連接，所述施密特觸發(fā)器3的信號輸出端與比較器4的信號輸入端電連接，所述比較器4的信號輸出端與放大器5的信號輸入端電連接，所述放大器5的信號輸出端與所述機械手的舵機6的信號輸入端電連接，以使所述555定時電路模塊2控制所述機械手運動。
[0032]所述555定時電路模塊2包括四個阻值可調(diào)的電位器Vrl_Vr4，用于微調(diào)所述555定時電路模塊產(chǎn)生的波形。
[0033]所述舵機6的旋轉(zhuǎn)角度為O?180°，所述舵機6的驅(qū)動電壓為4.8?6V。驅(qū)動所述舵機6轉(zhuǎn)動需要20ms的方波，當其正脈沖為2ms的時候，所述舵機6向左轉(zhuǎn)動，當其正脈沖為Ims的時候,所述舵機6向右轉(zhuǎn)動。在本實施例中，所述舵機6的驅(qū)動電壓為5V時，轉(zhuǎn)速為 0.15s/60°。
[0034]所述控制模塊還具有程序升級接口，且所述程序升級接口為航空插頭式接口。
[0035]本實用新型的所述二自由度機械手控制實驗儀能夠?qū)崿F(xiàn)機械手的夾緊、放松、左移、右移以及夾緊、放松、左移、右移的緩慢移動形式。
[0036]本實用新型的所述二自由度機械手控制實驗儀的操作過程詳述如下:
[0037]如圖3所示，將所述機械手的四個測試孔根據(jù)絲印對應(yīng)接到所述555定時電路模塊2控制部分的四個測試孔，OUT端與IN端用D2測試線連接起來，恒流源控制端與Cl連接起來，555芯片的6腳(閾值輸入)與2腳(觸發(fā)輸入)相連然后接到Cl，5腳(控制電壓)接到C2，VCC與+12V連接，555芯片的GND與下端GND相連，輸出端與恒流源控制端相連。加緊放松扭子開關(guān)下左上接Vrl，左下接Vr2，右接下方夾持控制端。左右移扭子開關(guān)下方左上接Vr3，左下接Vr4，右接下方移動控制端。連接好上電，等待IOs之后所述顯示屏9進入顯示狀態(tài)之后開始操作，扭子開關(guān)控制所述機械手的左右移以及夾緊放松，如果所述機械手移動不正?？梢試L試微調(diào)四個電位器。所述顯示屏9可以顯示當前狀態(tài)。
[0038]在其他實施例中，所述控制模塊上還同時集成有單片機，操作人員可以根據(jù)使用需要，選擇單片機控制機械手運動或者555定時電路控制機械手運動。在利用單片機控制機械手運動時，將機械手上四個測試孔對應(yīng)接到單片機控制部分的測試孔即可，將扭子開關(guān)撥到需要的狀態(tài)按紅色按鈕控制機械手抓緊放松，綠色按鈕控制左右移動。
[0039]在其他實施例中，如果實驗儀沒有顯示要求，也可以不設(shè)置顯示模塊和顯示屏。
[0040]顯然，上述實施例僅僅是為清楚地說明所作的舉例，而并非對實施方式的限定。對于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在上述說明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動。這里無需也無法對所有的實施方式予以窮舉。而由此所引伸出的顯而易見的變化或變動仍處于本實用新型創(chuàng)造的保護范圍之中。
【權(quán)利要求】
1.一種二自由度機械手控制實驗儀，包括實驗儀本體以及與所述實驗儀器本體電連接、并由所述實驗儀本體控制的機械手，所述實驗儀本體內(nèi)部設(shè)置有: 控制模塊，控制所述二自由度機械手控制實驗儀的運行，驅(qū)動所述機械手運動； 供電模塊(I)，為所述二自由度機械手控制實驗儀提供電源； 其特征在于: 所述控制模塊包括555定時電路模塊(2)，所述555定時電路模塊(2)的信號輸出端與施密特觸發(fā)器(3)的信號輸入端電連接，所述施密特觸發(fā)器(3)的信號輸出端與比較器(4)的信號輸入端電連接，所述比較器(4)的信號輸出端與放大器(5)的信號輸入端電連接，所述放大器(5)的信號輸出端與所述機械手的舵機(6)的信號輸入端電連接，以使所述555定時電路模塊(2 )控制所述機械手運動。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的二自由度機械手控制實驗儀，其特征在于:所述555定時電路模塊(2 )包括四個阻值可調(diào)的電位器。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的二自由度機械手控制實驗儀，其特征在于:所述舵機(6)的旋轉(zhuǎn)角度為O?180°，所述舵機(6)的驅(qū)動電壓為4.8?6V。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的二自由度機械手控制實驗儀，其特征在于:所述舵機(6)的驅(qū)動電壓為5V時，轉(zhuǎn)速為0.15s/60°。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4任一所述的二自由度機械手控制實驗儀，其特征在于:所述控制模塊還具有程序升級接口。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的二自由度機械手控制實驗儀，其特征在于:所述程序升級接口為航空插頭式接口。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的二自由度機械手控制實驗儀，其特征在于:所述實驗儀本體的外部具有控制面板。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的二自由度機械手控制實驗儀，其特征在于:還包括顯示所述二自由度機械手控制實驗儀工作狀態(tài)的顯示模塊(8)，所述顯示模塊(8)與所述放大器(5)的信號輸出端電連接；所述控制面板上設(shè)置有顯示屏(9)。
【文檔編號】G09B25/02GK203465865SQ201320550916
【公開日】2014年3月5日 申請日期:2013年9月5日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月5日
【發(fā)明者】周雨陽, 李凱峰, 劉泉文, 王曉萌, 王董董, 吳三保 申請人:北京中教儀裝備技術(shù)有限公司