機械手控制系統的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及機械手控制系統，包括控制機械手運動軌跡的仿真手柄組件；將仿真手柄組件運動狀態轉化成可識別電信號的電轉換裝置；控制機械手運動的動力裝置；接收電信號、并根據電信號控制動力裝置運動的信息處理裝置。本實用新型的技術效果為：仿真手柄電反饋控制仿真機械手，避免了機械手取料時的誤差；仿真手柄有旋轉功能，仿真機械手安裝在車體上，可實現取料時的旋轉動作；采用電反饋代替液壓反饋，無污染，減少了液壓站的空間，設備占地面積小，安裝方便，且防止了液壓管路的漏油隱患。
【專利說明】機械手控制系統
【技術領域】
[0001]本實用新型屬于機械手領域，涉及一種機械手控制系統。
【背景技術】
[0002]隨著工業生產的發展，對于機械手取料的精度和工作效率提出了更高的要求，機械手升降和伸縮的動作通常采用雙手分別操縱電氣手柄的方式或者二位旋鈕的方式，這兩種方式在機械手升降時，在水平方向存在I米左右的誤差，在機械手伸縮時，在垂直方向存在I米的誤差，機械手抓取工件的精度降低，需要幾次操作才能準確的抓取工件，工作效率低，且機械手的操作對于操作人員的熟練程度有很高的要求，增大了用人成本。
實用新型內容
[0003]為了解決現有技術中機械手控制系統精度差的問題，本實用新型提供了一種機械手控制系統。
[0004]本實用新型所采用的技術方案是:一種機械手控制系統，包括控制機械手運動軌跡的仿真手柄組件；將仿真手柄組件運動狀態轉化成可識別電信號的電轉換裝置；控制機械手運動的動力裝置；接收電信號、并根據電信號控制動力裝置運動的信息處理裝置。
[0005]優選的是，所述的仿真手柄組件包括手柄、與手柄連接的連桿結構，所述的與手柄連接的連桿結構為伸縮連桿、升降連桿、主連桿與手臂形成的平行四連桿結構，所述的手柄安裝在手臂上。
[0006]優選的是，所述的電轉換裝置包括與連桿結構連接的執行裝置和仿真手柄運動數據檢測裝置；所述的執行裝置包括由伸縮鏈輪和伸縮用扇形齒輪構成的伸縮組件和由升降鏈輪和升降用扇形齒輪構成的升降組件；所述的仿真手柄運動數據檢測裝置為輸出端與伸縮用扇形齒輪嚙合的伸縮連桿旋轉角度檢測裝置和輸出端與升降用扇形齒輪嚙合的升降連桿旋轉角度檢測裝置。
[0007]優選的是，所述的動力裝置包括與機械手連接的執行結構及檢測機械手運動數據并反饋給信息處理裝置的機械手運動數據檢測裝置；所述的執行結構包括與機械手連接的連桿結構、與連桿結構連接的升降油缸和伸縮油缸；所述的與機械手連接的連桿結構包括三套平行四連桿結構，分別為:下后臂、下聯板、中后臂和下前臂共同構成第一平行四連桿結構，下后臂的一端與下聯板的第一端鉸接，下聯板的第二端和中后臂的一端鉸接，鉸接軸安裝在回轉工作臺上，中后臂的另一端和下前臂的一端鉸接，鉸接軸安裝在上聯板的第一端，下前臂的中間部位與下后臂的另一端鉸接；下前臂、聯板、上前臂和上聯板共同構成第二平行四連桿結構，下前臂的另一端與聯板的一端鉸接，聯板的另一端與上前臂的一端鉸接，上前臂的另一端與上聯板的第二端鉸接；回轉工作臺、上后臂、上聯板和中后臂共同構成第三平行四連桿結構，上后臂的一端與回轉工作臺鉸接，另一端與上聯板的第三端鉸接；機械手安裝在聯板上；所述的升降油缸的缸體鉸接在回轉工作臺上，缸桿與下聯板的第三端鉸接；伸縮油缸的缸體鉸接在回轉工作臺上，缸桿與中后臂的下側鉸接。[0008]優選的是，所述的執行結構還包括安裝在回轉工作臺上并驅動回轉工作臺旋轉的液壓馬達。
[0009]優選的是，所述的機械手運動數據檢測裝置為安裝在升降油缸和伸縮油缸內的位移傳感器，或者為安裝在與升降油缸和伸縮油缸缸體或缸桿連接的連桿軸向方向上的連桿旋轉角度檢測裝置。
[0010]優選的是，所述的信息處理裝置包括CPU控制模塊、與CPU控制模塊連接并接收電信號的比例閥，比例閥分別與轉換裝置和動力裝置連接；所述的CPU控制模塊包括設定值和實際值的偏差運算模塊、偏差微分模塊、速度PID運算模塊、速度與電壓的線性補償模塊，所述的偏差運算模塊分別連接仿真手柄運動數據檢測裝置和機械手運動數據檢測裝置，所述的速度與電壓的線性補償模塊連接比例閥；所述的比例閥安裝在液壓站上，包括升降比例閥、伸縮比例閥；所述的升降油缸的有桿腔連接升降比例閥的B 口，所述的升降油缸的無桿腔連接升降比例閥的A 口，所述的伸縮油缸的有桿腔連接伸縮比例閥的B 口，伸縮油缸的無桿腔連接伸縮比例閥的A 口 ；所述的升降比例閥和伸縮比例閥兩個開口處均有壓力傳感器。
[0011]優選的是，所述的比例閥還包括安裝在液壓站上的回轉比例閥，所述的回轉比例閥連接液壓馬達的油口，液壓馬達上有回轉角度檢測裝置。
[0012]本實用新型的技術效果為:
[0013]I)采用仿真手柄電反饋伺服控制機械手，避免了機械手取料時的誤差，可以精確定位，操作人員手臂的運動軌跡與機械手運動軌跡一致，起到仿真效果；
[0014]2)仿真手柄有旋轉功能，機械手安裝在車體上，可以實現取料時的旋轉動作；
[0015]3)對操作人員水平要求不高，可以代替操作熟練的操作工人，提高了工作效率；
[0016]4)采用電反饋代替液壓反饋，無污染，減少了液壓站的空間，設備占地面積小，安裝方便，且防止了液壓管路的漏油隱患。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1是本實用新型機械手控制系統的主視圖；
[0018]圖2是本實用新型機械手控制系統的左側視圖；
[0019]圖3是本實用新型機械手控制系統的俯視圖；
[0020]圖4是本實用新型機械手仿真控制系統的信息處理裝置結構示意圖；
[0021]圖5為本實用新型仿真機械手的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0022]下面結合【專利附圖】

【附圖說明】本實用新型的【具體實施方式】:
[0023]如圖1至圖5所示，一種機械手控制系統，包括控制機械手運動軌跡的仿真手柄組件；將仿真手柄組件運動狀態轉化成可識別電信號的電轉換裝置；控制機械手運動的動力裝置；接收電信號、并根據電信號控制動力裝置運動的信息處理裝置。
[0024]仿真手柄組件包括手柄、與手柄連接的連桿結構，與手柄連接的連桿結構為伸縮連桿102、升降連桿104、主連桿103與手臂101形成的平行四連桿結構，手柄安裝在手臂101上。手柄為可以左右旋轉的伺服手柄。[0025]電轉換裝置包括與連桿結構連接的執行裝置和仿真手柄運動數據檢測裝置；執行裝置包括由伸縮鏈輪127和伸縮用扇形齒輪116構成的伸縮組件和由升降鏈輪128和升降用扇形齒輪114構成的升降組件；仿真手柄運動數據檢測裝置為輸出端與伸縮用扇形齒輪116嚙合的伸縮連桿旋轉角度檢測裝置和輸出端與升降用扇形齒輪114嚙合的升降連桿旋轉角度檢測裝置，伸縮連桿旋轉角度檢測裝置為伸縮用旋轉編碼器，升降連桿旋轉角度檢測裝置為升降用旋轉編碼器。
[0026]主連桿103中間部位通過L彎桿105與伸縮鏈輪127連接，伸縮用扇形齒輪116固定在伸縮鏈輪127上，伸縮用扇形齒輪116與伸縮用旋轉編碼器輸出端齒輪115嚙合，伸縮用旋轉編碼器輸出端齒輪115與伸縮用旋轉編碼器112同軸相連，伸縮鏈輪127通過鏈條與伸縮用伺服電機輸出端鏈輪109相連；升降連桿104通過連接桿106與升降鏈輪128連接，升降用扇形齒輪114固定在升降鏈輪128上，升降用扇形齒輪114與升降用旋轉編碼器輸出端齒輪113嚙合，升降用旋轉編碼器輸出端齒輪113與升降用旋轉編碼器111同軸相連，升降鏈輪128通過鏈條與升降用伺服電機輸出端鏈輪110相連。
[0027]伸縮用扇形齒輪116通過螺栓固定在伸縮鏈輪127上。
[0028]升降用扇形齒輪114通過螺栓固定在升降鏈輪128上。
[0029]動力裝置包括與機械手連接的執行結構及檢測機械手運動數據并反饋給信息處理裝置的機械手運動數據檢測裝置；執行結構包括與機械手129連接的連桿結構、與連桿結構連接的升降油缸117和伸縮油缸118 ;與機械手129連接的連桿結構包括三套平行四連桿結構，分別為:下后臂133的一端與下聯板135的第一端鉸接，下聯板135的第二端和中后臂132的一端鉸接，鉸接軸安裝在回轉工作臺137上，中后臂132的另一端和下前臂134的一端鉸接，鉸接軸安裝在上聯板130的第一端，下前臂134的中間部位與下后臂133的另一端鉸接，下后臂133、下聯板135、中后臂132和下前臂134共同構成第一平行四連桿結構；下前臂134的另一端與聯板136的一端鉸接，聯板136的另一端與上前臂128的一端鉸接，上前臂128的另一端與上聯板130的第二端鉸接，下前臂134、聯板136、上前臂128和上聯板130共同構成第二平行四連桿結構；上后臂131的一端與回轉工作臺137鉸接，另一端與上聯板130的第三端鉸接，回轉工作臺137、上后臂131、上聯板130和中后臂132共同構成第三平行四連桿結構；所述的機械手129安裝在聯板136上；升降油缸117的缸體鉸接在回轉工作臺137上，缸桿與下聯板135的第三端鉸接；伸縮油缸118的缸體鉸接在回轉工作臺137上，缸桿與中后臂132的下側鉸接。執行結構還包括安裝在回轉工作臺137上并驅動回轉工作臺137旋轉的液壓馬達119。
[0030]機械手運動數據檢測裝置為安裝在升降油缸117和伸縮油缸118內的位移傳感器，或者為安裝在與升降油缸117和伸縮油缸118缸體或缸桿連接的連桿軸向方向上的連桿旋轉角度檢測裝置。
[0031]安裝在與升降油缸117和伸縮油缸118缸體或缸桿連接的連桿軸向方向上的連桿旋轉角度檢測裝置為安裝在下聯板135第二端的伸縮編碼器121、安裝在上聯板130第一端的升降編碼器120。
[0032]信息處理裝置包括CPU控制模塊、與CPU控制模塊連接并接收電信號的比例閥，比例閥分別與液壓轉換裝置和動力裝置連接;CPU控制模塊包括設定值和實際值的偏差運算模塊、偏差微分模塊、速度PID運算模塊、速度與電壓的線性補償模塊，偏差運算模塊分別連接仿真手柄運動數據檢測裝置和機械手運動數據檢測裝置，速度與電壓的線性補償模塊連接比例閥；比例閥安裝在液壓站上，包括升降比例閥123、伸縮比例閥124 ;升降油缸117的有桿腔連接升降比例閥的B 口，升降油缸117的無桿腔連接升降比例閥123的A 口，伸縮油缸118的有桿腔連接伸縮比例閥124的B 口，伸縮油缸118的無桿腔連接伸縮比例閥124的A 口 ；所述的升降比例閥123和伸縮比例閥124兩個開口處均有壓力傳感器。比例閥還包括安裝在液壓站上的回轉比例閥125，回轉比例閥125連接液壓馬達119的油口，液壓馬達119上有回轉角度檢測裝置，回轉角度檢測裝置為回轉編碼器122。
[0033]機械手控制系統的工作方法，其分解過程為:
[0034]I)手臂101向前伸出，升降連桿104保持不動；伸縮連桿102和主連桿103分別繞軸逆時針旋轉，主連桿103的轉動帶動伸縮鏈輪127和與之固定的伸縮用扇形齒輪116轉動，伸縮用旋轉編碼器輸出端齒輪115順時針轉動，伸縮用旋轉編碼器112同時順時針轉動，伸縮用旋轉編碼器112和伸縮編碼器121的角度差值會反饋給CPU控制模塊，根據差值大小,CPU控制模塊發出信號控制伸縮比例閥124的開口大小和流量方向，從而控制伸縮油缸118的行程和快慢，伸縮油缸118缸桿伸出，帶動與缸桿鉸接的中后臂132繞鉸接軸順時針轉動，上后臂131同時順時針轉動，帶動上聯板130、上前臂128、下前臂134、聯板136向前運動，從而帶動安裝在聯板136上的機械手129做出前伸動作，實現動作伺服和動作仿真的效果，并實現精確定位。
[0035]2)手臂101往上升起，主連桿103保持不動；伸縮連桿102向上運動，帶動升降連桿104繞軸逆時針旋轉，升降連桿104的轉動帶動升降鏈輪128和與之固定的升降用扇形齒輪114轉動，升降用旋轉編碼器輸出端齒輪113順時針轉動，升降用旋轉編碼器111同時順時針轉動，升降用旋轉編碼器111和升降編碼器120的角度差值會反饋給CPU控制模塊，根據差值大小，CPU控制模塊發出信號控制升降比例閥123的開口大小和流量方向，從而控制升降油缸117的行程和快慢，升降油缸117缸桿伸出，帶動與缸桿鉸接的下聯板135繞鉸接軸逆時針轉動，下后臂133同時逆時針轉動,帶動上前臂128、下前臂134、聯板136向上運動，從而帶動安裝在聯板136上的機械手129做出上升動作，實現動作伺服和動作仿真的效果，并實現精確定位。
[0036]3)手臂101向左旋轉，回轉反饋編碼器116接收旋轉角度，回轉反饋編碼器116和回轉編碼器122的角度差值反饋給CPU控制模塊，根據差值大小，CPU控制模塊發出信號控制回轉比例閥125的開口大小和流量方向，從而控制液壓馬達119的運動方向和速度大小，使主機實現回轉。
【權利要求】
1.一種機械手控制系統，其特征在于:包括 控制機械手運動軌跡的仿真手柄組件； 將仿真手柄組件運動狀態轉化成可識別電信號的電轉換裝置； 控制機械手運動的動力裝置； 接收電信號、并根據電信號控制動力裝置運動的信息處理裝置。
2.如權利要求1所述的機械手控制系統，其特征在于: 所述的仿真手柄組件包括手柄、與手柄連接的連桿結構，所述的與手柄連接的連桿結構為伸縮連桿、升降連桿、主連桿與手臂形成的平行四連桿結構，所述的手柄安裝在手臂上。
3.如權利要求1或2所述的機械手控制系統，其特征在于: 所述的電轉換裝置包括與連桿結構連接的執行裝置和仿真手柄運動數據檢測裝置；所述的執行裝置包括由伸縮鏈輪和伸縮用扇形齒輪構成的伸縮組件和由升降鏈輪和升降用扇形齒輪構成的升降組件； 所述的仿真手柄運動數據檢測裝置為輸出端與伸縮用扇形齒輪嚙合的伸縮連桿旋轉角度檢測裝置和輸出端與升降用扇形齒輪嚙合的升降連桿旋轉角度檢測裝置。
4.如權利要求1或2所述的機械手控制系統，其特征在于: 所述的動力裝置包括與機械手連接的執行結構及檢測機械手運動數據并反饋給信息處理裝置的機械手運動數據檢測 裝置； 所述的執行結構包括與機械手連接的連桿結構、與連桿結構連接的升降油缸和伸縮油缸； 所述的與機械手連接的連桿結構包括三套平行四連桿結構，分別為:下后臂、下聯板、中后臂和下前臂共同構成第一平行四連桿結構，下后臂的一端與下聯板的第一端鉸接，下聯板的第二端和中后臂的一端鉸接，鉸接軸安裝在回轉工作臺上，中后臂的另一端和下前臂的一端鉸接，鉸接軸安裝在上聯板的第一端，下前臂的中間部位與下后臂的另一端鉸接；下前臂、聯板、上前臂和上聯板共同構成第二平行四連桿結構，下前臂的另一端與聯板的一端鉸接，聯板的另一端與上前臂的一端鉸接，上前臂的另一端與上聯板的第二端鉸接；回轉工作臺、上后臂、上聯板和中后臂共同構成第三平行四連桿結構，上后臂的一端與回轉工作臺鉸接，另一端與上聯板的第三端鉸接；機械手安裝在聯板上； 所述的升降油缸的缸體鉸接在回轉工作臺上，缸桿與下聯板的第三端鉸接；伸縮油缸的缸體鉸接在回轉工作臺上，缸桿與中后臂的下側鉸接。
5.如權利要求4所述的機械手控制系統，其特征在于: 所述的執行結構還包括安裝在回轉工作臺上并驅動回轉工作臺旋轉的液壓馬達。
6.如權利要求4所述的機械手控制系統，其特征在于: 所述的機械手運動數據檢測裝置為安裝在升降油缸和伸縮油缸內的位移傳感器，或者為安裝在與升降油缸和伸縮油缸缸體或缸桿連接的連桿軸向方向上的連桿旋轉角度檢測>J-U裝直。
7.如權利要求1或2所述的機械手控制系統，其特征在于: 所述的信息處理裝置包括CPU控制模塊、與CPU控制模塊連接并接收電信號的比例閥，比例閥分別與轉換裝置和動力裝置連接；所述的CPU控制模塊包括設定值和實際值的偏差運算模塊、偏差微分模塊、速度PID運算模塊、速度與電壓的線性補償模塊，所述的偏差運算模塊分別連接仿真手柄運動數據檢測裝置和機械手運動數據檢測裝置，所述的速度與電壓的線性補償模塊連接比例閥； 所述的比例閥安裝在液壓站上，包括升降比例閥、伸縮比例閥；所述的升降油缸的有桿腔連接升降比例閥的B 口，所述的升降油缸的無桿腔連接升降比例閥的A 口，所述的伸縮油缸的有桿腔連接伸縮比例閥的B 口，伸縮油缸的無桿腔連接伸縮比例閥的A 口 ；所述的升降比例閥和伸縮比例閥兩個開口處均有壓力傳感器。
8.如權利要求7所述的機械手控制系統，其特征在于: 所述的比例閥還包括安裝在液壓站上的回轉比例閥，所述的回轉比例閥連接液壓馬達的油口，液壓馬達上有回轉角度檢 測裝置。
【文檔編號】B25J9/16GK203401492SQ201320203762
【公開日】2014年1月22日 申請日期:2013年4月22日 優先權日:2013年4月22日
【發明者】王安基 申請人:青島嘉龍自動化設備有限公司