[發明專利]機械手控制系統及控制方法

有效

• 申請號: 201310139496.6
• 申請日: 2013-04-22
• 公開（公告）號: CN103203749A
• 公開（公告）日: 2013-07-17
• 發明（設計）人: 王安基
• 申請（專利權）人: 青島嘉龍自動化設備有限公司
• 主分類號: B25J9/16
• 分類號: B25J9/16;B25J9/08
• 代理公司: 北京雙收知識產權代理有限公司 11241
• 代理人: 陳磊

技術領域

本發明屬于機械手領域，涉及一種機械手控制系統及控制方法。

背景技術

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1米左右的誤差，在機械手伸縮時，在垂直方向存在1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。

發明內容

為了解決現有技術中機械手控制系統精度差的問題，本發明提供了一種機械手控制系統。

本發明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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

本發明還提供了一種機械手控制方法，其步驟為：

1)手柄在外力的作用下做出運動，通過與之連接的連桿結構將運動傳遞給鏈輪和齒輪；

2)仿真手柄運動數據檢測裝置檢測鏈輪和齒輪運動數據，并且反饋給CPU控制模塊；

3)CPU控制模塊將數據轉化為電信號并且通過比例閥控制機械手運動；

4)機械手運動數據檢測裝置檢測機械手運動數據，并且反饋給CPU控制模塊；

5)仿真手柄運動數據和機械手運動數據通過CPU控制模塊進行運算，輸出調整電壓，通過比例閥控制機械手運動。

本發明的技術效果為：