專利名稱：數(shù)字化舵機的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種舵機，特別涉及一種控制運動載體的由自動 化控制的數(shù)字舵機，屬于自動化控制領域。
背景技術：
一般控制運動載體轉向和方向的多為手動裝置，這種手動裝置已 不能適應當前自動化控制的發(fā)展方向。為了使運動載體實現(xiàn)自動化控 制，發(fā)明適用于自動化控制的數(shù)字化舵機十分必要。
發(fā)明內容
本實用新型的目的就在于提供一種適用于控制運動載體的由自 動化控制的數(shù)字化舵機。該數(shù)字化舵機取代了傳統(tǒng)的控制運動載體的 轉向和方向的手動裝置或手動機構，改為由數(shù)字化無刷直流電機驅動 器、限位機構、無刷直流電機、減速齒輪組、動作執(zhí)行機構等組成的 數(shù)字化舵機來代替。該數(shù)字化舵機的運用，實現(xiàn)了一種不需要人操作 的、安全的、高效的、新型的動作執(zhí)行系統(tǒng)即舵機系統(tǒng)，該數(shù)字化舵 機可用于機器人的無人控制、靈活型機器手控制、數(shù)控機床控制、無 人駕駛車輛的控制等自動化控制領域。
本實用新型的目的是通過下述技術方案實現(xiàn)的 本實用新型的代替?zhèn)鹘y(tǒng)的手動裝置或機構的數(shù)字化舵機，包括數(shù) 字化無刷直流電機驅動器、限位機構、無刷直流電機、減速齒輪組及 動作執(zhí)行機構等。無刷直流電機與減速齒輪組為一體化設計，其輸出 軸與動作執(zhí)行機構連接，驅動動作執(zhí)行機構執(zhí)行相應動作。限位機構 由光電擋板和以光電開關為主要元件構成的光電電路板組成。光電擋 板固定安裝在要求控制運轉角度范圍的動作執(zhí)行機構上，光電電路板 與數(shù)字化無刷直流電機驅動器電氣連接。無刷直流電機與數(shù)字化無刷 直流電機驅動器電氣連接。數(shù)字化無刷直流電機驅動器通過電氣連接
的無刷直流電機傳感器線判定無刷直流電機的運行狀態(tài)，通過連接的 電機輸出線控制無刷直流電機的運行。
數(shù)字化無刷直流電機驅動器是由主控部分、功率驅動、電機驅動、 電流取樣反饋電路，通訊部分組成。主控部分釆用單片機，單片機通 過功率驅動進一步驅動電機驅動，從而驅動電機運行。外部控制指令 的輸入與電機運行狀態(tài)的用戶反饋有兩種方式 一種是通過其他主控 制器傳輸給單片機，并把電機運行狀態(tài)參數(shù)及時反饋，另一種通過
RS232串行通訊(亦可選用RS485通訊)直接傳輸給單片機，并把電 機運行狀態(tài)參數(shù)及時反饋。電機運行狀態(tài)參數(shù)的收集由單片機完成。 電流取樣反饋電路通過對當前電機運行電流的檢測，經單片機內部處 理后調節(jié)與控制電機的運行。 有益效果
m本實用新型替代了傳統(tǒng)的控制運動載體轉向和方向的手動 裝置或機構；
(2) 本實用新型使轉向、方向以及速度的控制實現(xiàn)了數(shù)字化、 指令化，既能實現(xiàn)運動載體轉向、方向以及速度等狀態(tài)的精確控制；
(3) 本實用新型還具有很強大人機交互接口，指令化的操作， 用戶使用極其方便；
(4) 本實用新型的獨立性強，能自成一個獨立控制系統(tǒng)，采用 了模塊化的設計思想，可開發(fā)性和擴展性強；
(5) 本實用新型具有電機運行電流的及時反饋、調節(jié)和控制功 能，有效的保護了電機、電機驅動器以及運動載體。
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附閨諷明


圖1是本實用新型總體結構示意圖2是本實用新型的限位機構結構示意圖3是本實用新型的限位機構在實施例中的安裝位置示意圖； 圖4是本實用新型的電氣原理框圖5是本實用新型數(shù)字化無刷直流電機驅動器的程序流程圖中1-無刷直流電機、2-減速齒輪組、3-輸出軸、4-數(shù)字化無
刷直流電機驅動器、5-動作執(zhí)行機構、6-限位機構、7-安裝基座、8-光電開關、9-光電擋板、10-螺釘。
具體實施方式
以下結合附圖和實施例對本實用新型作進一步說明。 如圖1所示，本實用新型主要由無刷直流電機1、減速齒輪組2、 數(shù)字化無刷直流電機驅動器4、動作執(zhí)行機構5及限位機構6組成。 無刷直流電機1與減速齒輪組2為一體化設計，通過螺釘10與安裝 基座7固定連接，其輸出軸3與動作執(zhí)行機構5固定連接，作為執(zhí)行 機構5的驅動力。限位機構6固定安裝在要求控制運轉角度范圍的動 作執(zhí)行機構5上。無刷直流電機1與數(shù)字化無刷直流電機驅動器4通 過電機傳感器線和電機繞組線電氣連接。數(shù)字化無刷直流電機驅動器 4通過電機傳感器線判定無刷直流電機1的運行狀態(tài)，通過連接的電 機繞組線控制無刷直流電機1的運行。限位機構6通過限位信號線與 無刷直流電機驅動器4電氣連接，為數(shù)字化無刷直流電機驅動器4提 供動作執(zhí)行機構5的邊界位置信號。在如圖1所示的實施例中，動作 執(zhí)行機構5與減速齒輪組2之間直接連接，減速齒輪組2直接驅動動 作執(zhí)行機構5的拉繩，而在實際運用中，動作執(zhí)行機構5與減速齒輪 組2之間亦可通過其他機構連接(如蝸輪蝸桿連接)，再與動作執(zhí)行 機構5連接，作為動作執(zhí)行機構5的驅動力。無刷直流電機1通過減 速齒輪組2增加驅動倍率，然后傳給動作執(zhí)行機構5，直至被限位為 止。
如圖2、圖3所示，限位機構6由光電擋板9和以光電開關為主 要元件構成的光電電路板8組成。光電擋板9固定安裝在要求控制運 轉角度范圍的動作執(zhí)行機構5上，光電電路板與數(shù)字化無刷直流電機 驅動器4電氣連接。光電開關的位置與光電擋板9的位置相對應，光 電擋板9的中線與光電開關的卡口的中線大致重合，光電擋板9轉動 時，其擋片可以遮擋與放開光電開關的發(fā)射與接收口。當光電擋板9
轉動時，光電擋板9將通過光電開關，每通過一次，光電開關會發(fā)出 一次電信號，信號傳到數(shù)字化無刷直流電機驅動器4，數(shù)字化無刷直 流電機驅動器4計算直流無刷電機1轉動的運動位置，進而精確控制 直流無刷電機1的工作，亦即控制動作執(zhí)行機構5的精確工作。
如圖4所示，數(shù)字化無刷直流電機驅動器4是由主控部分、功率 驅動、電機驅動、電流取樣反饋電路，通訊部分等組成。它的主控部 分采用單片機，單片機通過功率驅動進一步驅動電機驅動，從而驅動 電機運行。外部控制指令的輸入與電機運行狀態(tài)的用戶反饋有兩種方 式 一種是通過其他主控制器傳輸給單片機，并把電機運行狀態(tài)參數(shù) 及時反饋，另一種通過RS232串行通訊(亦可選用RS485通訊)直接 傳輸給單片機，并把電機運行狀態(tài)參數(shù)及時反饋。電機運行狀態(tài)參數(shù) 的收集由單片機完成。電流取樣反饋電路通過對當前電機運行電流的 檢測，經單片機內部處理后調節(jié)與控制電機的運行。
圖5為本實用新型數(shù)字化無刷直流電機驅動器的程序流程圖，如 圖l、圖5所示，當該發(fā)明上電運行時，先進行單片機初始化，接著 會自動的進行一次位置檢測(即動作復位)，動作復位時，無刷直流 電機驅動器4驅動動作執(zhí)行機構5運行，通過限位機構6判定運行的 極限位置，并由單片機記錄并處理。當無刷直流電機驅動器4接收到 運行指令后，先由單片機進行命令解析并處理分配，按照處理優(yōu)先級 進行排序處理。如是動作執(zhí)行命令，單片機在通過限位機構6記錄的 極限位置進行判斷是否超出了設定的極限位置或計算是否執(zhí)行到位 后，從而做出繼續(xù)執(zhí)行動作程序或停止工作的判斷。
權利要求1、一種數(shù)字化舵機，它主要由無刷直流電機(1)、減速齒輪組(2)、數(shù)字化無刷直流電機驅動器(4)、動作執(zhí)行機構(5)及限位機構(6)組成，其特征在于無刷直流電機(1)與減速齒輪組(2)為一體化設計，通過螺釘(10)與安裝基座(7)固定連接，其輸出軸(3)與動作執(zhí)行機構(5)固定連接，作為執(zhí)行機構(5)的驅動力；限位機構(6)固定安裝在要求控制運轉角度范圍的動作執(zhí)行機構(5)上；無刷直流電機(1)與數(shù)字化無刷直流電機驅動器(4)通過電機傳感器線和電機繞組線電氣連接；數(shù)字化無刷直流電機驅動器(4)通過電機傳感器線判定無刷直流電機(1)的運行狀態(tài)，通過與其連接的電機傳感器線和電機繞組線控制無刷直流電機(1)的運行；動作執(zhí)行機構(5)與減速齒輪組(2)之間直接連接，減速齒輪組(2)直接驅動動作執(zhí)行機構(5)的拉繩，無刷直流電機(1)通過減速齒輪組(2)增加驅動倍率，然后傳給動作執(zhí)行機構(5)，直至被限位為止。
2、 如權利要求1所述的一種數(shù)字化舵機，其特征在于限位機 構(6)固定安裝在要求控制運轉角度范圍的動作執(zhí)行機構上，為數(shù) 字化無刷直流電機驅動器(4)提供動作執(zhí)行機構的邊界位置信號， 信號傳給數(shù)字化無刷直流電機驅動器(4)，數(shù)字化無刷直流電機驅動 器(4)根據(jù)所傳來的信號計算直流無刷電機(1)轉動的運動位置， 進而精確控制直流無刷電機(1)的工作，亦即控制動作執(zhí)行機構的 精確工作。
3、 如權利要求1所述的一種數(shù)字化舵機，其特征在于數(shù)字化 無刷直流電機驅動器(4)是由主控部分、功率驅動、電機驅動、電 流取樣反饋電路，通訊部分等組成；它的主控部分采用單片機，單片 機通過功率驅動進一步驅動電機驅動，從而驅動電機運行；外部控制 指令的輸入與電機運行狀態(tài)的用戶反饋有兩種方式 一種是通過其他主控制器傳輸給單片機，并把電機運行狀態(tài)參數(shù)及時反饋，另一種通過RS232串行通訊直接傳輸給單片機，并把電機運行狀態(tài)參數(shù)及時反饋，電機運行狀態(tài)參數(shù)的收集由單片機完成；電流取樣反饋電路通過對當前電機運行電流的檢測，經單片機內部處—理后調節(jié)與控制電機的 運行。
專利摘要本實用新型涉及一種舵機，特別涉及一種控制運動載體的由自動化控制的數(shù)字舵機，屬于自動化控制領域。本實用新型是由數(shù)字化無刷直流電機驅動器、限位機構、無刷直流電機、減速齒輪組、動作執(zhí)行機構等組成。數(shù)字舵機留有標準的RS-232和標準的RS-485接口，能夠高效、快捷、穩(wěn)定的與上位機或主控制系統(tǒng)進行通訊連接，接收數(shù)字化命令并執(zhí)行。舵機的輸出軸旋轉角度范圍可通過限位機構來限制。該數(shù)字舵機可以應用于機器人的無人控制、靈活型機器手控制、數(shù)控機床控制、無人駕駛車輛的控制等自動化控制領域。
文檔編號H02P6/08GK201177774SQ20082007917
公開日2009年1月7日 申請日期2008年2月25日 優(yōu)先權日2008年2月25日
發(fā)明者吳江峰, 周成林, 王振波, 懿 葛, 鄧宏彬, 高志兵 申請人:湖北漢丹機電有限公司