基于單片機(jī)的桁架式機(jī)器人控制器的制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了基于單片機(jī)的桁架式機(jī)器人控制器，包括提供動力的電源；主控制單元，限位開關(guān)，手輪操作站，氣缸電磁閥，鍵盤，液晶顯示器，所述限位開關(guān)和手輪操作站的輸出端分別與主控制單元輸入端連接，所述主控制單元輸出端通過輸出驅(qū)動器與氣缸電磁閥連接，所述鍵盤輸出端與主控制單元電聯(lián)，本實用新型的電路不僅結(jié)構(gòu)簡單，易于實現(xiàn)，由多路開關(guān)選擇16檔進(jìn)給速度。功能全，能夠?qū)崿F(xiàn)手柄定位、手柄連續(xù)、手柄點動、手輪點動等進(jìn)給動作。可靠性高。液晶顯示器中文顯示，界面友好，操作方便，參數(shù)采用菜單填表式輸入。
【專利說明】基于單片機(jī)的桁架式機(jī)器人控制器【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種桁架式機(jī)器人的控制裝置，尤其是涉及一種基于單片機(jī)的桁架式機(jī)器人控制器。
【背景技術(shù)】
[0002]目前桁架式機(jī)器人是一種基于XYZ空間直角坐標(biāo)系的、多自由度的、可重復(fù)編程的多用途自動化設(shè)備。主要用于點膠、噴涂、碼垛、分揀、搬運、包裝、上下料等工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域，可替代人工，能有效的提高生產(chǎn)效率和穩(wěn)定產(chǎn)品質(zhì)量。而常見的桁架機(jī)器人控制器主要有:操作終端加可編程控制器、數(shù)控系統(tǒng)、專用機(jī)器人控制系統(tǒng)等。通常情況下需要選擇四軸以上的多過程(多通道)數(shù)控系統(tǒng)來完成機(jī)器人手臂運動的控制，這將大大提高系統(tǒng)成本。具有顯示不直觀、變速范圍窄、功能少等缺陷。
實用新型內(nèi)容
[0003]本實用新型的目的是解決上述提出的問題，提供能夠控制兩個脈沖控制的交流伺服電機(jī)拖動載有機(jī)械手的滑臺完成平面上的進(jìn)給和定位，并控制氣缸驅(qū)動的機(jī)構(gòu)完成預(yù)設(shè)的機(jī)械臂伸縮、機(jī)械手夾持和松開等動的一種基于單片機(jī)的桁架式機(jī)器人控制器。
[0004]本實用新型的目的是以如下方式實現(xiàn)的:一種基于單片機(jī)的桁架式機(jī)器人控制器，包括提供動力的電源；主控制單元，用于控制交流伺服電機(jī)拖動刀架完成預(yù)設(shè)進(jìn)給動作；限位開關(guān)，用于控制各軸的限定位置；手輪操作站，用于操作機(jī)器人手臂運動的指示器；氣缸電磁閥，用 于開關(guān)通斷；鍵盤，用于接收指令的操作裝置；液晶顯示器，用于人機(jī)界面的平臺；所述限位開關(guān)和手輪操作站的輸出端分別與主控制單元輸入端連接，所述主控制單元輸出端通過輸出驅(qū)動器與氣缸電磁閥連接，所述鍵盤輸出端與主控制單元電聯(lián)，所述主控制單元的輸出端與液晶顯示器連接。
[0005]上述的一種基于單片機(jī)的桁架式機(jī)器人控制器，主控制單元的輸出端通過光電隔離器驅(qū)動伺服步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器。
[0006]上述的一種基于單片機(jī)的桁架式機(jī)器人控制器，所述主控制單元是型號為C8051F340 (Ul)的單片機(jī)。
[0007]上述的一種基于單片機(jī)的桁架式機(jī)器人控制器，所述液晶顯示器和鍵盤掃描線的輸出接口的型號為74HC374數(shù)據(jù)鎖存器。
[0008]上述的一種基于單片機(jī)的桁架式機(jī)器人控制器，所述鍵盤的輸入接口、手輪操作站接口和限位開關(guān)接口的輸入端連接有型號為74HC244的三態(tài)緩沖器。
[0009]上述的一種基于單片機(jī)的桁架式機(jī)器人控制器，所述單片機(jī)內(nèi)置的FLASH存儲器存儲控制參數(shù)。
[0010]上述的一種基于單片機(jī)的桁架式機(jī)器人控制器，所述鍵盤接口電路為74HC244(U6)和 74HC374 (U2)。
[0011]上述的一種基于單片機(jī)的桁架式機(jī)器人控制器，74HC244 (U8)為手輪操作站狀態(tài)線接口電路，74HC244 (U5)為限位信號和操作手柄信號輸入接口電路。
[0012]上述的一種基于單片機(jī)的桁架式機(jī)器人控制器，所述限位開關(guān)通過限位信號、手輪操作站通過手輪操作站狀態(tài)信號經(jīng)第二高速光電隔離器和接口電路與單片機(jī)連接。
[0013]本實用新型的優(yōu)點:本實用新型的電路不僅結(jié)構(gòu)簡單，易于實現(xiàn)。而且在每脈沖
0.001毫米的條件下,能夠?qū)崿F(xiàn)低至0.01毫米/分的低速加工以及高達(dá)24米/分的高速進(jìn)給。由多路開關(guān)選擇16檔進(jìn)給速度。功能全，能夠?qū)崿F(xiàn)手柄定位、手柄連續(xù)、手柄點動、手輪點動等進(jìn)給動作。在接口硬件上采用光電隔離技術(shù)，可靠性高。液晶顯示器中文顯示，界面友好，操作方便，參數(shù)采用菜單填表式輸入。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]為了使本實用新型的內(nèi)容更容易被清楚地理解，下面根據(jù)具體實施例并結(jié)合附圖，對本實用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的說明，其中
[0015]圖1是本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]圖2是本實用新型的電路原理圖。
【具體實施方式】:
[0017]實施例1
[0018]見圖1至圖2所示，一種基于單片機(jī)的桁架式機(jī)器人控制器，包括提供動力的電源I ;主控制單元2，用于控制交流伺服電機(jī)拖動刀架完成預(yù)設(shè)進(jìn)給動作；限位開關(guān)3，用于控制各軸的限定位置；手輪操作站4，用于操作機(jī)器人手臂運動的指示器；氣缸電磁閥5，用于開關(guān)通斷；鍵盤6，用于接收指令的操作裝置；液晶顯示器7，用于人機(jī)界面的平臺；所述限位開關(guān)3和手輪操作站4的輸出端分別與主控制單元2輸入端連接，所述主控制單元2輸出端通過輸出驅(qū)動器8與氣缸電磁閥5連接，所述鍵盤6輸出端與主控制單元2電聯(lián)，所述主控制單元2的輸出端與液晶顯示器7連接。所述主控制單元2的輸出端通過光電隔離器9驅(qū)動伺服步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器11。所述主控制單元2是型號為C8051F340 (Ul)的單片機(jī)。所述液晶顯示器7和鍵盤6掃描線的輸出接口的型號為74HC374數(shù)據(jù)鎖存器。所述鍵盤6的輸入接口、手輪操作站接口和限位開關(guān)接口的輸入端連接有型號為74HC244的三態(tài)緩沖器。所述單片機(jī)內(nèi)置的FLASH存儲器存儲控制參數(shù)。所述鍵盤6接口電路為74HC244(U6)、74HC374 (U2)。其中74HC244 (U8)為手輪操作站4狀態(tài)線接口電路，74HC244 (U5)為限位信號和操作手柄信號輸入接口電路。所述限位開關(guān)3通過限位信號、手輪操作站通過手輪操作站狀態(tài)信號經(jīng)第二高速光電隔離器10和接口電路與單片機(jī)連接。
[0019]其工作過程為本實用新型的核心為C8051F340(U1)單片機(jī)，74HC244(U6)、74HC374(U2)為鍵盤6接口電路，74HC374 (U2)同時也是液晶顯示器7接口電路的區(qū)選線接口，74HC244 (U8)為手輪操作站4狀態(tài)線接口電路，74HC244 (U5)為限位信號和操作手柄信號輸入接口電路。外部的24Vdc開關(guān)狀態(tài)信號(各軸的限位信號、手輪操作站狀態(tài)信號和驅(qū)動器報警信號等)經(jīng)光電隔離器和接口電路送入單片機(jī)。單片機(jī)通過按鈕、鍵盤6、手輪操作站4的開關(guān)接收指令，根據(jù)需要進(jìn)行處理，并將處理結(jié)果輸出到液晶顯示器和輸出電路。采用高速光電稱合器驅(qū)動電機(jī)驅(qū)動器。
[0020]下面通過實施實例的操作進(jìn)一步說明本實用新型的功能:[0021]一、顯示
[0022]X+8000.000:X軸當(dāng)前位置，單位為毫米，有效范圍為-8300~+8300毫米。
[0023]Z+8000.000:Z軸當(dāng)前位置，單位為毫米，有效范圍為-8300~+8300毫米。
[0024]F=1000:設(shè)定的快進(jìn)速度，單位為毫米/分，有效范圍為O~6000毫米/分。
[0025]D=8000.000:設(shè)定的步進(jìn)距離，單位為毫米，有效范圍為O~8300毫米。
[0026]Ks=1000:手輪倍率，在“手輪”方式時顯不。
[0027]狀態(tài)提示:
[0028]X+X軸到正限位；
[0029]X-X軸到負(fù)限位；
[0030]Z+Z軸到正限位；
[0031]Z-Z軸到負(fù)限位；
[0032]XA X軸驅(qū)動器故障；
[0033]ZA Z軸驅(qū)動器故障； [0034]ES急停按鈕按下。
[0035]H顯示手輪操作站使能，X、Z顯示手輪操作站使能時當(dāng)前選擇的運動軸。
[0036]程序顯示:
[0037]N待執(zhí)行的程序行號；
[0038]X/Z顯示程序中待執(zhí)行的進(jìn)給位移；
[0039]F顯示進(jìn)給時的速度(O~1000對應(yīng)O~100.0kHz)；
[0040]M顯示程序執(zhí)行完進(jìn)給位移操作后，待完成的動作；
[0041]D顯示程序完成動作后，進(jìn)行下一操作前暫停的時間。
[0042]進(jìn)給位移為相對進(jìn)給量，即每運行該行程序時，均以當(dāng)前位置為起點進(jìn)給指定的距離。
[0043]程序運行中提示:
[0044]FEED 進(jìn)給中；
[0045]?IxH 等待 Ix (x=0 ~7)有效；
[0046]?IxL 等待 Ix (x=0 ~7)失效；
[0047]?DLT等待延時時間到。
[0048]二、鍵盤
[0049]數(shù)值鍵(O~9，-，.):用于輸入數(shù)值。
[0050]編輯鍵(一，丨，一，丨，取消，輸入):在操作方式下，用于選擇待處理的數(shù)據(jù)項；在編程方式下，用于選擇編輯的行和項，確定或取消輸入的數(shù)據(jù)。
[0051]三、操作
[0052]1.步進(jìn)
[0053]設(shè)定距離D=非零；
[0054]用“ t ”或“ I ”鍵選擇運動軸。
[0055]按前進(jìn)鍵:運動軸以F速度前進(jìn)D中設(shè)定的距離。
[0056]按后退鍵:運動軸以F速度后退D中設(shè)定的距離。
[0057]2.點動[0058]設(shè)定距離D=O ；
[0059]用“ t ”或“ I ”鍵選擇運動軸。
[0060]按前進(jìn)鍵:運動軸以F速度前進(jìn)，直到松開該鍵。
[0061]按后退鍵:運動軸以F速度后退，直到松開該鍵。
[0062]4.尋零
[0063]用“ t ”或“ I ”鍵選擇運動軸。
[0064]按清零鍵:運動軸以FzO速度后退至零位開關(guān)，以Fzl速度前進(jìn)離開零位開關(guān)，再以H)速度前進(jìn)Dz距離，坐標(biāo)自動清零。
[0065]5.坐標(biāo)清零
[0066]用“ t ”或“ I ”鍵選擇軸，按數(shù)值鍵“ O ”。
[0067]6.手輪
[0068]在手輪操作站上選擇運動軸(X、Z)和倍率(0，1，10，100，1000)，按下使能鈕。順時針轉(zhuǎn)動手輪，所選運動軸前進(jìn)；逆時針轉(zhuǎn)動手輪，所選運動軸后退。
[0069]7.編程
[0070]按編程鍵:進(jìn)入編輯程序界面。
[0071]8.執(zhí)行程序
[0072]程序按照進(jìn)給、動作、暫停的順序執(zhí)行該行。
[0073]操作時，可先用“一”或“一”鍵選擇開始執(zhí)行的程序行，但程序循環(huán)或結(jié)束后，依然回到第一行。
[0074]按起動鍵:開始執(zhí)行程序。
[0075]按停止鍵:中止當(dāng)前操作，重新起動后，則以當(dāng)前位置為起點再次執(zhí)行指定的進(jìn)給量。
[0076]四、編輯程序
[0077]程序格式為:NxxX+xxxx.xxxFxxxxMxxDxx
[0078]用“ t ”或“ I ”選擇待編輯的行。
[0079]用“一”或“一”選擇待修改的項。
[0080]用數(shù)值鍵(O?9，_，.)輸入數(shù)值，閃爍的光標(biāo)指示待輸入數(shù)值的位置，用“輸入”鍵確認(rèn)輸入內(nèi)容(當(dāng)輸入內(nèi)容完整和正確時，光標(biāo)移到下一項，否則光標(biāo)位置不動)，或者用“取消”鍵恢復(fù)原來內(nèi)容。
[0081]每選擇一項，其含義或數(shù)據(jù)范圍均有提示。在輸入數(shù)值過程中，如果輸入的內(nèi)容沒有被取消或確認(rèn)，則其他鍵不起作用。
[0082]在“M”選項中，可以用“O”?“99”數(shù)字鍵選擇該程序段進(jìn)給后，所要完成的操作:
[0083]0(進(jìn)給):本段進(jìn)給和延時完成后，指向下一程序段，繼續(xù)進(jìn)行。如當(dāng)前段為最后一行程序(N=60)，則停止執(zhí)行程序，回到第一行，進(jìn)入待命狀態(tài)。。
[0084]1(暫停):本段進(jìn)給和延時完成后，停止執(zhí)行程序，指向下一行程序段，進(jìn)入待命狀態(tài)。
[0085]2(結(jié)束):本段進(jìn)給和延時完成后，停止執(zhí)行程序，回到第一行，進(jìn)入待命狀態(tài)。
[0086]3(循環(huán)):本段進(jìn)給和延時完成后，回到第一行，繼續(xù)進(jìn)行。
[0087]9(尋零):本段進(jìn)給和延時完成后，尋零點(同清零)，到零點后，繼續(xù)進(jìn)行。[0088]10:等待IO輸入閉合后繼續(xù)進(jìn)行。
[0089]......[0090]17:等待17輸入閉合后，指向下一程序段，繼續(xù)進(jìn)行。
[0091]20:等待IO輸入斷開后，指向下一程序段，繼續(xù)進(jìn)行。
[0092]......[0093]27:等待17輸入斷開后，指向下一程序段，繼續(xù)進(jìn)行。
[0094]30:接通00輸出，指向下一程序段，繼續(xù)進(jìn)行。
[0095]......[0096]37:接通07輸出，指向下一程序段，繼續(xù)進(jìn)行。
[0097]40:斷開00輸出，指向下一程序段，繼續(xù)進(jìn)行。
[0098]......[0099]47:斷開07輸出，指向下一程序段，繼續(xù)進(jìn)行。
[0100]五、顯示IO狀態(tài):
[0101]在顯示主畫面時，不輸入數(shù)值而直接按“輸入”鍵，可進(jìn)入IO狀態(tài)顯示畫面。
[0102]在該畫面下，可用“ I”鍵將光標(biāo)指示的輸出置成接通狀態(tài)；用“O”鍵將光標(biāo)指示的輸出置成斷開狀態(tài)。
[0103]用“一”鍵選擇前一輸出，用“一”選擇后一輸出。
[0104]按“取消”鍵可退回主畫面。
[0105]以上所述的具體實施例，對本實用新型的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)說明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本實用新型的具體實施例而已，并不用于限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種基于單片機(jī)的祐1架式機(jī)器人控制器，其特征在于:包括提供動力的電源；主控制單元，用于控制交流伺服電機(jī)拖動刀架完成預(yù)設(shè)進(jìn)給動作；限位開關(guān)，用于控制各軸的限定位置；手輪操作站，用于操作機(jī)器人手臂運動的指示器；氣缸電磁閥，用于開關(guān)通斷；鍵盤，用于接收指令的操作裝置；液晶顯示器，用于人機(jī)界面的平臺；所述限位開關(guān)和手輪操作站的輸出端分別與主控制單元輸入端連接，所述主控制單元輸出端通過輸出驅(qū)動器與氣缸電磁閥連接，所述鍵盤輸出端與主控制單元電聯(lián)，所述主控制單元的輸出端與液晶顯示器連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于單片機(jī)的桁架式機(jī)器人控制器，其特征在于:主控制單元的輸出端通過光電隔離器驅(qū)動伺服步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于單片機(jī)的桁架式機(jī)器人控制器，其特征在于:所述主控制單元是型號為C8051F340 (Ul)的單片機(jī)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于單片機(jī)的桁架式機(jī)器人控制器，其特征在于:所述液晶顯示器和鍵盤掃描線的輸出接口的型號為74HC374數(shù)據(jù)鎖存器。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于單片機(jī)的桁架式機(jī)器人控制器，其特征在于:所述鍵盤的輸入接口、手輪操作站接口和限位開關(guān)接口的輸入端連接有型號為74HC244的三態(tài)緩沖器。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于單片機(jī)的桁架式機(jī)器人控制器，其特征在于:所述單片機(jī)內(nèi)置的FLASH存儲器存儲控制參數(shù)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于單片機(jī)的桁架式機(jī)器人控制器，其特征在于:所述鍵盤接口 電路為 74HC244 (U6)、74HC374 (U2)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的基于單片機(jī)的桁架式機(jī)器人控制器，其特征在于:74HC244(U8)為手輪操作站狀態(tài)線接口電路，74HC244 (U5)為限位信號和操作手柄信號輸入接口電路。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的基于單片機(jī)的桁架式機(jī)器人控制器，其特征在于:所述限位開關(guān)通過限位信號、手輪操作站通過手輪操作站狀態(tài)信號經(jīng)第二高速光電隔離器和接口電路與單片機(jī)連接。
【文檔編號】B25J9/18GK203804978SQ201420171040
【公開日】2014年9月3日 申請日期:2014年4月9日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月9日
【發(fā)明者】郭天昊, 程愛華, 韓衛(wèi)光 申請人:常州中科智聯(lián)機(jī)電科技有限公司