一种三自由度机械臂运动控制装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种三自由度机械臂运动控制装置，所述装置包括ARM处理器，供电模块，运动控制模块，伺服驱动模块，无线通信模块，FLASH模块，JTAG调试模块和开关量信号输入输出模块，所述ARM处理器与其他各个模块连接，由所述ARM处理器驱动其他模块完成对三自由度机械臂的运动控制。该装置能够解决繁琐的配线和人工插拔等操作规程不足的问题，且功能高度集中，结构紧凑小巧，便于在结构狭小的位置安装，能够直接安装在机械臂的结构本体上，方便对机械臂进行运动控制。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及航天管路装配
，尤其涉及一种三自由度机械臂运动控制装 置。
技术介绍
目前，在航天管路装配中，涉及到三自由度机械臂的空间姿态调整，装配平台一般 由龙门架移动台和若干个三自由度机械臂配合实现空间管路的位置和姿态调整，由离线编 程系统规划出若干个三自由度机械臂的空间位置和姿态并由外部控制器进行控制。 但由于龙门架和若干个机械臂的空间相对比较分散，传统的伺服和电机分离的控 制方式，需要大量的配线，造成实际控制的效率极低；并且传统的运动控制卡功能单一，控 制精度低，通信方式多为有线方式，不可避免的大量的人工插拔线缆的问题，造成装配过程 效率低，自动化程度低等问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种三自由度机械臂运动控制装置，能够解决繁琐的配线和 人工插拔等操作规程不足的问题，且功能高度集中，结构紧凑小巧，便于在结构狭小的位置 安装，能够直接安装在机械臂的结构本体上，方便对机械臂进行运动控制。 -种三自由度机械臂运动控制装置，所述装置包括ARM处理器，供电模块，运动控 制模块，伺服驱动模块，无线通信模块，FLASH模块，JTAG调试模块和开关量信号输入输出 模块，其中： 所述ARM处理器与其他各个模块连接，由所述ARM处理器驱动其他模块完成对三 自由度机械臂的运动控制； 所述供电模块采用分级转换的方式，由外部独立开关电源提供24V直流电源，并 通过内部的电压转换模块和转换芯片分级转换为5V和3. 3V电源，分别为其他各模块供 电； 所述运动控制模块和伺服驱动模块的应用对象均为步进伺服电机； 所述运动控制模块包含PWM输出单元和方向控制单元，所述PWM输出单元输出3 路PWM波输出信号，所述方向控制单元输出3路方向控制信号，3路PWM波输出信号和3路 方向控制信号分别用于控制伺服电机的转速和转向，以实现单轴运动和三轴联动； 所述的伺服驱动模块包含伺服供电模块和伺服输入输出信号单元，所述伺服供电 模块包含3路伺服供电电路，所述伺服输入输出信号单元包含3路伺服输入输出信号，其 中，伺服输入信号为伺服报警信号，来自伺服的开关量输入信号，并采用光耦隔离输入电路 接入所述ARM处理器中；伺服输出信号为伺服使能信号，由所述ARM处理器经继电器驱动输 出； 所述无线通信模块能与其他同类型的无线通信设备进行通信； 所述开关量信号输入输出模块包含光耦隔离输入单元和达灵顿管输出单元，具体 包括8路输入信号和5路输出信号。 由上述本专利技术提供的技术方案可以看出，该装置能够解决繁琐的配线和人工插拔 等操作规程不足的问题，且功能高度集中，结构紧凑小巧，便于在结构狭小的位置安装，能 够直接安装在机械臂的结构本体上，方便对机械臂进行运动控制。【附图说明】 为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用 的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本 领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他 附图。 图1为本专利技术实施例所提供三自由度机械臂运动控制装置的结构示意图。【具体实施方式】 下面结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整 地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本 专利技术的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施 例，都属于本专利技术的保护范围。 下面将结合附图对本专利技术实施例作进一步地详细描述，如图1所示为本专利技术实施 例所提供三自由度机械臂运动控制装置的结构示意图，所述装置包括ARM处理器，供电模 块，运动控制模块，伺服驱动模块，无线通信模块，FLASH模块，JTAG调试模块和开关量信号 输入输出模块，其中： 所述ARM处理器与其他各个模块连接，由所述ARM处理器驱动其他模块完成对三 自由度机械臂的运动控制； 所述供电模块采用分级转换的方式，由外部独立开关电源提供24V直流电源，并 通过内部的电压转换模块和转换芯片分级转换为5V和3. 3V电源，分别为其他各模块供电； 具体来说，外部独立开关电源提供24V直流电源，通过电压转换模块MJWI 10-24S05转换成 5V电源，再通过TPS7333将5V转换为3. 3V电源，其中24V电源同时为伺服提供电源，所以 要求驱动电机的电源为直流24V供电；3. 3V电源为ARM处理器提供电源；5V电源为其他电 路的芯片提供电源； 所述运动控制模块和伺服驱动模块的应用对象均为步进伺服电机； 所述运动控制模块包含PWM输出单元和方向控制单元，所述PWM输出单元输出3 路PWM波输出信号，所述方向控制单元输出3路方向控制信号，3路PWM波输出信号和3路 方向控制信号分别用于控制伺服电机的转速和转向，根据运动控制算法，由所述ARM处理 器的内部定时器??Μ1、??Μ4、??Μ8实现，可以实现单轴运动和三轴联动。具体实现中，脉冲 和方向信号直接由ARM处理器输出，外部采用SN75176芯片将单端信号转换为差分信号，从 而抑制共模干扰，提供信号传输性能，降低系统电磁辐射； 所述的伺服驱动模块包含伺服供电模块和伺服输入输出信号单元，所述伺服供电 模块包含3路伺服供电电路，所述伺服输入输出信号单元包含3路伺服输入输出信号，其 中，伺服输入信号为伺服报警信号，来自伺服的开关量输入信号，并采用光耦隔离输入电路 接入所述ARM处理器中；伺服输出信号为伺服使能信号，由所述ARM处理器经继电器驱动输 出； 所述无线通信模块能与其他同类型的无线通信设备进行通信； 所述开关量信号输入输出模块包含光耦隔离输入单元和达灵顿管输出单元，具 体包括8路输入信号和5路输出信号。具体实现中，ARM处理器经16路总线驱动芯片 SN74ALVC164245,主要实现IO信号和STM32信号的电平转换。输入电路采用光耦隔离电路， 输入公共端COM可根据外接信号量特征选择共阴或者共阳接法，优选光耦芯片TLP290-4， 所述的光耦电路外部输入端至少包含一个分压电阻，一个限流电阻，内容输入端包含一个 上拉至3. 3V的电阻，接入ARM处理器中；输出电路需要驱动继电器，经过ULN2803达林顿管 可增强带负载能力。 在具体实现中，上述的ARM处理器可以采用STM32处理器，具体为STM32F103VC， STM31F103系列微控制器以ARM ?的CortexTM-M3为内核。ARM的CortexTM-M3处理器是最 新一代的嵌入式ARM处理器，它为实现MCU的需要提供了低成本的平台、缩减的引脚数目、 降低的系统功耗，同时当前第1页1 2 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种三自由度机械臂运动控制装置，其特征在于，所述装置包括ARM处理器，供电模块，运动控制模块，伺服驱动模块，无线通信模块，FLASH模块，JTAG调试模块和开关量信号输入输出模块，其中：所述ARM处理器与其他各个模块连接，由所述ARM处理器驱动其他模块完成对三自由度机械臂的运动控制；所述供电模块采用分级转换的方式，由外部独立开关电源提供24V直流电源，并通过内部的电压转换模块和转换芯片分级转换为5V和3.3V电源，分别为其他各模块供电；所述运动控制模块和伺服驱动模块的应用对象均为步进伺服电机；所述运动控制模块包含PWM输出单元和方向控制单元，所述PWM输出单元输出3路PWM波输出信号，所述方向控制单元输出3路方向控制信号，3路PWM波输出信号和3路方向控制信号分别用于控制伺服电机的转速和转向，以实现单轴运动和三轴联动；所述的伺服驱动模块包含伺服供电模块和伺服输入输出信号单元，所述伺服供电模块包含3路伺服供电电路，所述伺服输入输出信号单元包含3路伺服输入输出信号，其中，伺服输入信号为伺服报警信号，来自伺服的开关量输入信号，并采用光耦隔离输入电路接入所述ARM处理器中；伺服输出信号为伺服使能信号，由所述ARM处理器经继电器驱动输出；所述无线通信模块能与其他同类型的无线通信设备进行通信；所述开关量信号输入输出模块包含光耦隔离输入单元和达灵顿管输出单元，具体包括8路输入信号和5路输出信号。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：贺美华，公茂震，冯瑶，赵甫，
申请(专利权)人：北京航天数控系统有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11