一種基于pc的智能機(jī)械手無線控制系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型提供一種基于PC的智能機(jī)械手無線控制系統(tǒng)，其中，包括上位機(jī)軟件模塊、無線通信模塊和下位機(jī)執(zhí)行模塊，所述上位機(jī)軟件模塊為設(shè)于PC端的操作控制軟件，所述下位機(jī)執(zhí)行模塊設(shè)于機(jī)械手，所述無線通信模塊包括無線發(fā)射模塊和無線接收模塊，所述無線發(fā)射模塊與所述PC端連接從而與所述操作控制軟件實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸，所述無線接收模塊與所述下位機(jī)執(zhí)行模塊連接。本實(shí)用新型提供的一種基于PC的智能機(jī)械手無線控制系統(tǒng)，提出了以無線控制方式來實(shí)現(xiàn)機(jī)械手的智能控制，解決了有線控制方式下出現(xiàn)機(jī)械手移動范圍小、連線復(fù)雜等問題。采用這種系統(tǒng)比直接用單片機(jī)來控制機(jī)械手更加可靠，更加方便，同時(shí)這也將促進(jìn)機(jī)械手智能化的發(fā)展。
【專利說明】—種基于PC的智能機(jī)械手無線控制系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及檢測技術(shù)、信號處理與電氣控制系統(tǒng)，尤其是涉及一種基于PC與單片機(jī)的智能機(jī)械手無線控制系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，生產(chǎn)技術(shù)和工藝得到了較大改進(jìn)，人力已經(jīng)從生產(chǎn)過程中得到解放，智能化已經(jīng)進(jìn)入人類的生活生產(chǎn)，尤其在某些方面，機(jī)械手已經(jīng)逐漸取代了人類勞動，它不僅可以用于實(shí)際生產(chǎn)，滿足裝配作業(yè)內(nèi)容改變頻繁的重復(fù)操作，同時(shí)也可以用于教學(xué)實(shí)驗(yàn)和科學(xué)研究，使人直觀地了解機(jī)器人結(jié)構(gòu)組成、動作原理等，所以開發(fā)設(shè)計(jì)和研究機(jī)械手具有比較廣泛的實(shí)際意義和應(yīng)用前景。
[0003]而現(xiàn)有技術(shù)中得機(jī)械手的控制都是預(yù)先設(shè)置的程序進(jìn)行完成相應(yīng)動作，雖然解決人力的參與，但是對于突發(fā)時(shí)間的處理不能夠隨機(jī)應(yīng)變?；蛘呤侵苯油ㄟ^PC進(jìn)行控制，但是又局限于機(jī)械手與PC之間的相互連接問題，使得機(jī)械手的使用環(huán)境受到較大的約束，且在機(jī)械手運(yùn)動過程中容易將與PC連接的線束扯斷。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0004]本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題是提供一種操作簡單實(shí)用、局限小應(yīng)用范圍廣的智能機(jī)械手無線控制系統(tǒng)，基于PC與智能機(jī)械手議無線通訊方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，使系統(tǒng)集成時(shí)更加靈活、便捷。
[0005]為了解決以上技術(shù)問題，本實(shí)用新型提供一種基于PC的智能機(jī)械手無線控制系統(tǒng)，其中，包括上位機(jī)軟件模塊、無線通信模塊和下位機(jī)執(zhí)行模塊，所述上位機(jī)軟件模塊為設(shè)于PC端的操作控制軟件，所述下位機(jī)執(zhí)行模塊設(shè)于機(jī)械手，所述無線通信模塊包括無線發(fā)射模塊和無線接收模塊，所述無線發(fā)射模塊與所述PC端連接從而與所述操作控制軟件實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸，所述無線接收模塊與所述下位機(jī)執(zhí)行模塊連接。
[0006]優(yōu)選的，所述操作控制軟件包括用于控制所述機(jī)械手動作指令的操作界面、數(shù)據(jù)處理運(yùn)算器以及用于實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信的控件。
[0007]優(yōu)選的，所述無線發(fā)射模塊與所述PC端通過串口連接，所述控件為基于高級語言VB的串行控件。
[0008]優(yōu)選的，所述無線通信模塊采用以NRF9E5為核心的無線傳輸模塊。
[0009]優(yōu)選的，所述下位機(jī)執(zhí)行模塊包括單片機(jī)以及由單片機(jī)控制的驅(qū)動所述機(jī)械手的電機(jī)。
[0010]優(yōu)選的，所述單片機(jī)為AT89C52，所述電機(jī)為直流電機(jī)。
[0011]優(yōu)選的，所述無線接收模塊通過有線串行與所述單片機(jī)連接。
[0012]優(yōu)選的，所述有線串行采用電平轉(zhuǎn)換芯片MAX232，所述無線接收模塊將數(shù)據(jù)以RS-232電平方式傳輸給所述單片機(jī)。
[0013]優(yōu)選的，無線通信模塊的工作頻率為433MHZ，所述無線接收模塊與所述單片機(jī)的通信波特率為19200bit/s。
[0014]該系統(tǒng)以A T89C52單片機(jī)為核心的下位機(jī)底層控制系統(tǒng)和用VB開發(fā)的上位機(jī)(PC機(jī))軟件，兩者之間的數(shù)據(jù)傳送利用以NRF9E5為核心的傳輸模塊來實(shí)現(xiàn)，通過控制直流電機(jī)來給機(jī)械手定位。可以提高機(jī)械手在許多生產(chǎn)環(huán)境和工藝要求中應(yīng)具有的無線控制和準(zhǔn)確定位的能力。
[0015]使用串行控件實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的串行通訊，可屏蔽通信過程中的底層操作，且通過設(shè)置、監(jiān)視串行控件的屬性和事件，在結(jié)合時(shí)間控件即可完成對串行口的初始化和數(shù)據(jù)的輸入輸出工作。
[0016]本實(shí)用新型提供的一種基于PC控制的智能機(jī)械手無線控制系統(tǒng)，提出了以無線控制方式來實(shí)現(xiàn)機(jī)械手的智能控制，解決了有線控制方式下出現(xiàn)機(jī)械手移動范圍小、連線復(fù)雜等問題。采用這種系統(tǒng)比直接用單片機(jī)來控制機(jī)械手更加可靠，更加方便，同時(shí)這也將促進(jìn)機(jī)械手智能化的發(fā)展。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明:
[0018]圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例的基于PC的智能機(jī)械手無線控制系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖2是本實(shí)用新型實(shí)施例的基于PC的智能機(jī)械手無線控制系統(tǒng)中無線發(fā)射程序流程圖；
[0020]圖3是本實(shí)用新型實(shí)施例的基于PC的智能機(jī)械手無線控制系統(tǒng)中下位機(jī)執(zhí)行模塊原理圖；
[0021]圖4是本實(shí)用新型實(shí)施例的基于PC的智能機(jī)械手無線控制系統(tǒng)中的無線接收程序流程圖。
[0022]圖5是本實(shí)用新型實(shí)施例的基于PC的智能機(jī)械手無線控制系統(tǒng)中的單片機(jī)處理流程圖。

【具體實(shí)施方式】
[0023]為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】做詳細(xì)的說明，使本發(fā)明的上述及其它目的、特征和優(yōu)勢將更加清晰。在全部附圖中相同的附圖標(biāo)記指示相同的部分。并未刻意按比例繪制附圖，重點(diǎn)在于示出本發(fā)明的主旨。
[0024]實(shí)施例:
[0025]如圖1所示，本實(shí)用新型提供一種基于PC的智能機(jī)械手無線控制系統(tǒng)，其中，包括上位機(jī)軟件模塊、無線通信模塊和下位機(jī)執(zhí)行模塊，所述上位機(jī)軟件模塊為設(shè)于PC端的操作控制軟件，所述下位機(jī)執(zhí)行模塊設(shè)于機(jī)械手，所述無線通信模塊包括無線發(fā)射模塊和無線接收模塊，所述無線發(fā)射模塊與所述PC端連接從而與所述操作控制軟件實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸，所述無線接收模塊與所述下位機(jī)執(zhí)行模塊連接。
[0026]所述操作控制軟件包括用于控制所述機(jī)械手動作指令的操作界面、數(shù)據(jù)處理運(yùn)算器以及用于實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信的控件。所述無線發(fā)射模塊與所述PC端通過串口連接，所述控件為基于高級語言VB的串行控件。所述無線通信模塊采用以NRF9E5為核心的無線傳輸模塊。所述下位機(jī)執(zhí)行模塊包括單片機(jī)以及由單片機(jī)控制的驅(qū)動所述機(jī)械手的電機(jī)。所述單片機(jī)為AT89C52，所述電機(jī)為直流電機(jī)。所述無線接收模塊通過有線串行與所述單片機(jī)連接。
[0027]在本實(shí)施例中，該機(jī)械手操作控制軟件是采用高級語言Visual Basic(VB)編寫。主要完成兩部分:一是機(jī)械手操作界面，通過對該界面的操作，可以實(shí)現(xiàn)上位機(jī)向無線通信模塊傳輸指令和數(shù)據(jù)；二是數(shù)據(jù)串行通信，利用VB的串行控件Mscomm實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的串行通訊。該控件屏蔽了通信過程中的底層操作，通過設(shè)置、監(jiān)視Mscomm控件的屬性和事件，再結(jié)合Timer控件即可完成對串行口的初始化和數(shù)據(jù)的輸入、輸出工作。
[0028]在本實(shí)施例中，無線傳輸模塊采用NRF9E5芯片為核心，該模塊是一塊具有433/868/915MHZ高性能嵌入式無線模塊，特點(diǎn)是:多頻道多頻段，低工作電壓(只有
1.9-3.6V)，最大發(fā)射功率+1dBm,高抗干擾GFSK調(diào)制，可跳頻，數(shù)據(jù)速率50kbps，有獨(dú)特的載波檢測輸出、地址匹配輸出、數(shù)據(jù)就緒輸出，有完整的多址通信協(xié)議和CRC校驗(yàn)，同時(shí)內(nèi)置高性能51單片機(jī)，被廣泛地應(yīng)用在無線遙控系統(tǒng)、機(jī)器人控制、工業(yè)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)等。該模塊與PC串口通信接收數(shù)據(jù)，將接收到的數(shù)據(jù)經(jīng)處理后以無線的方式發(fā)射到下位機(jī)。其中核心芯片NRF9E5屬于可編程器件，在硬件電路設(shè)計(jì)時(shí)，主要完成內(nèi)部的UART串口與上位機(jī)通信的串口電路，由于該芯片內(nèi)部沒有ROM，因此在外部擴(kuò)展了一片MICROCHIP公司的32K容量的SPI總線接口的25AA320程序存儲器來存儲程序。在上電時(shí)，NRF9E5通過內(nèi)容SPI接口把25AA320中的程序自動的讀到NRF9E5內(nèi)部4KB的專用RAM中并開始執(zhí)行。在軟件設(shè)計(jì)時(shí)主要考慮有線和無線通信的協(xié)議和工作時(shí)序，這就要求在配置各個(gè)定時(shí)器和寄存器時(shí)，要保證傳輸時(shí)波特率和數(shù)據(jù)格式的一致，否則將接收到亂碼或錯(cuò)誤數(shù)據(jù)，影響下位機(jī)執(zhí)行模塊的動作。軟件流程如圖2所示，首先無線通信模塊初始化打開串口，此時(shí)無線發(fā)射接收上位機(jī)即PC端的數(shù)據(jù)，接收完畢后，無線發(fā)射模塊關(guān)閉串口，對接收的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理并進(jìn)行發(fā)射。
[0029]下位機(jī)執(zhí)行模塊的總體框圖如圖3所示，該模塊主要是以無線方式接收PC機(jī)發(fā)射的數(shù)據(jù)，同時(shí)將無線接收的數(shù)據(jù)通過串口傳送給下位機(jī)系統(tǒng)執(zhí)行。為了提高通信的距離和數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆€(wěn)定，有線串行通信采用電平轉(zhuǎn)換芯片MAX232，使數(shù)據(jù)以RS-232電平方式進(jìn)行傳輸。在編寫軟件時(shí)，將無線通信模塊中的NRF9E5工作頻率設(shè)置為國際通用的數(shù)傳頻段433MHz，其串口與單片機(jī)串口通信波特率設(shè)置為19200bit/s。在下位機(jī)模塊收到數(shù)據(jù)后進(jìn)行處理，確定機(jī)械手的運(yùn)動方向和運(yùn)動位移，再根據(jù)接收的控制指令去控制各部分電機(jī)的驅(qū)動控制系統(tǒng)，軟件流程如圖4、圖5所示。
[0030]該系統(tǒng)以A T89C52單片機(jī)為核心的下位機(jī)底層控制系統(tǒng)和用VB開發(fā)的上位機(jī)(PC機(jī))軟件，兩者之間的數(shù)據(jù)傳送利用以NRF9E5為核心的傳輸模塊來實(shí)現(xiàn)，通過控制直流電機(jī)來給機(jī)械手定位。可以提高機(jī)械手在許多生產(chǎn)環(huán)境和工藝要求中應(yīng)具有的無線控制和準(zhǔn)確定位的能力。
[0031]使用串行控件實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的串行通訊，可屏蔽通信過程中的底層操作，且通過設(shè)置、監(jiān)視串行控件的屬性和事件，在結(jié)合時(shí)間控件即可完成對串行口的初始化和數(shù)據(jù)的輸入輸出工作。
[0032]本實(shí)用新型提供的一種基于PC控制的智能機(jī)械手無線控制系統(tǒng)，提出了以無線控制方式來實(shí)現(xiàn)機(jī)械手的智能控制，解決了有線控制方式下出現(xiàn)機(jī)械手移動范圍小、連線復(fù)雜等問題。采用這種系統(tǒng)比直接用單片機(jī)來控制機(jī)械手更加可靠，更加方便，同時(shí)這也將促進(jìn)機(jī)械手智能化的發(fā)展。
[0033]在以上的描述中闡述了很多具體細(xì)節(jié)以便于充分理解本發(fā)明。但是以上描述僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，本發(fā)明能夠以很多不同于在此描述的其它方式來實(shí)施，因此本發(fā)明不受上面公開的具體實(shí)施的限制。同時(shí)任何熟悉本領(lǐng)域技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范圍情況下，都可利用上述揭示的方法和技術(shù)內(nèi)容對本發(fā)明技術(shù)方案做出許多可能的變動和修飾，或修改為等同變化的等效實(shí)施例。凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對以上實(shí)施例所做的任何簡單修改、等同變化及修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案保護(hù)的范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種基于PC的智能機(jī)械手無線控制系統(tǒng)，包括上位機(jī)軟件模塊、無線通信模塊和下位機(jī)執(zhí)行模塊，所述上位機(jī)軟件模塊設(shè)于PC端，所述下位機(jī)執(zhí)行模塊設(shè)于機(jī)械手，其特征在于:所述無線通信模塊包括無線發(fā)射模塊和無線接收模塊，所述無線發(fā)射模塊與所述PC端連接從而與所述上位機(jī)軟件模塊實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸，所述無線接收模塊與所述下位機(jī)執(zhí)行模塊連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于PC的智能機(jī)械手無線控制系統(tǒng)，其特征在于，所述上位機(jī)軟件模塊包括用于控制所述機(jī)械手動作指令的操作界面、數(shù)據(jù)處理運(yùn)算器以及用于實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信的控件。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于PC的智能機(jī)械手無線控制系統(tǒng)，其特征在于，所述無線發(fā)射模塊與所述PC端通過串口連接，所述控件為基于高級語言VB的串行控件。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于PC的智能機(jī)械手無線控制系統(tǒng)，其特征在于，所述無線通信模塊采用以NRF9E5為核心的無線傳輸模塊。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于PC的智能機(jī)械手無線控制系統(tǒng)，其特征在于，所述下位機(jī)執(zhí)行模塊包括單片機(jī)以及由單片機(jī)控制的驅(qū)動所述機(jī)械手的電機(jī)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于PC的智能機(jī)械手無線控制系統(tǒng)，其特征在于，所述單片機(jī)為AT89C52，所述電機(jī)為直流電機(jī)。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于PC的智能機(jī)械手無線控制系統(tǒng)，其特征在于，所述無線接收模塊通過有線串行與所述單片機(jī)連接。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的基于PC的智能機(jī)械手無線控制系統(tǒng)，其特征在于，所述有線串行采用電平轉(zhuǎn)換芯片MAX232，所述無線接收模塊將數(shù)據(jù)以RS-232電平方式傳輸給所述單片機(jī)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的基于PC的智能機(jī)械手無線控制系統(tǒng)，其特征在于，無線通信模塊的工作頻率為433MHZ，所述無線接收模塊與所述單片機(jī)的通信波特率為19200bit/s。
【文檔編號】B25J9/18GK203973545SQ201420107679
【公開日】2014年12月3日 申請日期:2014年3月11日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月11日
【發(fā)明者】應(yīng)明峰, 李國利, 劉麗娟, 周洪 申請人:金陵科技學(xué)院