一種機械手的無線控制系統(tǒng)的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種機械手的無線控制系統(tǒng)，特別涉及一種利用ZigBee無線技術和CAN總線技術并通過PC機的操作，實現機械手的無線控制系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002]隨著工業(yè)自動化的普及和發(fā)展，機械手的應用也逐漸普及。機械手能代替人力勞動以實現生產的機械化和自動化，并可以在有害環(huán)境下替代人工操作以保護人身安全。機械手廣泛地應用于機械制造、果蔬采摘、冶金、電子產品制造等領域，可以很好地節(jié)約能源和提尚生廣效率。
[0003]現有技術中，在機械手控制方面還存在很多缺陷，例如，當機械手機械裝置與控制裝置相隔較遠時，用傳統(tǒng)的接線方式傳遞信號通訊線路較長，信號的傳送易受干擾，不但接線復雜，而且容易造成誤操作。目前機械手大都采用閉環(huán)控制，雖然在精度方面有了一定的保障，但這種控制系統(tǒng)太過復雜，執(zhí)行效率低，且在機械裝置上安裝太多的線路不利于機械手的靈活作業(yè)，不適用于一些控制精度要求不高、控制效率要求較高場合。

【發(fā)明內容】

[0004]本實用新型所要解決的技術問題是，針對當前機械手控制系統(tǒng)中的采用傳統(tǒng)的接線方式傳遞信號通訊線路較長，信號的傳送易受干擾，不但接線復雜且容易造成誤操作，同時目前現有控制系統(tǒng)采用閉環(huán)控制，雖然在精度方面有了一定的保障，但控制系統(tǒng)太過復雜，執(zhí)行效率低，且在機械裝置上安裝太多的線路不利于機械手的靈活作業(yè)，不適用于一些控制精度要求不高、控制效率要求較高場合的問題。
[0005]本實用新型的目的是提出一種基于ZigBee無線技術和CAN總線技術的無線機械手控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)能實現對機械手的無線控制，當機械手與控制裝置相隔較遠時，能有效的解決現存的布線困難，信號易受干擾等問題，從而保證了控制的質量，更加能滿足實際的需求。同時，本控制系統(tǒng)采用開環(huán)控制方式，系統(tǒng)結構簡單，避免了線路繁瑣的問題?？蓮V泛應用于溫室采摘、遠程攝像頭轉動控制等領域。
[0006]本實用新型采取的技術方案是:
[0007]一種機械手的無線控制系統(tǒng)，包括主控系統(tǒng)和從控系統(tǒng)；
[0008]主控系統(tǒng)包括PC機和主控ZigBee無線通信模塊；所述PC機的輸出連接主控ZigBee無線通信模塊的輸入；
[0009]從控系統(tǒng)包括從控ZigBee無線通信模塊、上級CAN控制器模塊、CAN收發(fā)器模塊和至少一組單軸機械手動作子系統(tǒng)；所述從控ZigBee無線通信模塊的輸出連接上級CAN控制器模塊的輸入；所述上級CAN控制器模塊的輸出連接CAN收發(fā)器模塊的輸入；所述CAN收發(fā)器模塊的輸出連接單軸機械手動作子系統(tǒng)；
[0010]所述單軸機械手動作子系統(tǒng)包括下級CAN控制器模塊、MCU模塊、步進電機驅動模塊和步進電機；所述下級CAN控制器模塊的輸出連接MCU模塊的輸入；所述MCU模塊的輸出連接步進電機驅動模塊的輸入；所述步進電機驅動模塊的輸出驅動步進電機動作；
[00111 所述從控系統(tǒng)內的從控ZigBee無線通信模塊與主控系統(tǒng)內的主控ZigBee無線通信模塊之間通過無線通信相連。
[0012]進一步優(yōu)選，所述從控系統(tǒng)還包括光耦合器；所述光耦合器設置在上級CAN控制器模塊和CAN收發(fā)器模塊之間。
[0013]進一步優(yōu)選，所述單軸機械手動作子系統(tǒng)還包括光耦合器；所述光耦合器設置在CAN收發(fā)器模塊與下級CAN控制器模塊之間。
[0014]本實用新型中的光耦合器的作用是，用于隔離輸入和輸出信號，使得各個模塊之間的信號更加的穩(wěn)定、可靠，提高電路的抗干擾能力。
[0015]優(yōu)選方案，所述單軸機械手動作子系統(tǒng)的數量為四；所述四組單軸機械手動作子系統(tǒng)獨立工作。
[0016]進一步優(yōu)選，本實用新型中的主控ZigBee無線通信模塊與從控ZigBee無線通信模塊皆選用的是現有技術中的自帶增強型8051單片機的cc2530ZigBee模塊。本實用新型中的步進電機為現有技術中的兩相四線步進電機。步進電機驅動模塊也采用的是現有技術中的兩相四線步進電機驅動器。
[0017]本實用新型所述PC機包括可以與主控ZigBee模塊通信和控制步進電機做出相應動作。PC機上另設置有步進電機手動操作按鍵，步進電機手動操作按鍵可實現手動直接控制步進電機。本實用新型所述的PC機為現有技術中的PC機，其具體結構和組成本實用新型不作詳細的說明。
[0018]本實用新型中的上級CAN控制器模塊、光耦合器、CAN收發(fā)器模塊與從控ZigBee無線通信模塊組成CAN消息發(fā)送節(jié)點，其作用是向各個獨立的單軸機械手動作子系統(tǒng)內的下級CAN控制器模塊的CAN節(jié)點發(fā)送不同ID的報文信息。
[0019]本實用新型中的CAN消息接收節(jié)點是由MCU模塊、光耦合器、下級CAN控制器模塊和CAN收發(fā)器模塊組成的，其作用是接收上級CAN控制器模塊內的CAN消息，以實現對各個步進電機的控制，完成機械手在相應維度上的運動。
[0020]本實用新型所述的CAN消息的發(fā)送與接收的協(xié)議由上級CAN控制器模塊、CAN收發(fā)器模塊和下級CAN控制器模塊所完成，上級CAN控制器模塊和CAN收發(fā)器模塊之間采用的是CAN2.0B協(xié)議；所述CAN收發(fā)器模塊和下級CAN控制器模塊之間采用的是CAN2.0B協(xié)議；并且支持CAN2.0B協(xié)議規(guī)定的所有功能。本實用新型中所述的CAN2.0B協(xié)議為現有技術中的公知協(xié)議，其具體的協(xié)議內容本實用新型不作詳細的說明。
[0021]本實用新型中的機械手的無線控制系統(tǒng)以MCU模塊(單片機)為核心控制器，通過單片機控制對應的步進電機轉動以實現對機械手的控制，基于無線通信的ZigBee技術，遠程操控機械手。其具體實現分為三個部分:
[0022]第一部分:PC機向主控ZigBee無線通信模塊發(fā)出指令，主控ZigBee無線通信模塊將指令以無線通信方式發(fā)送給從控ZigBee無線通信模塊。
[0023]第二部分:從控ZigBee無線通信模塊根據主控ZigBee無線通信模塊發(fā)送來的指令；CAN消息發(fā)送節(jié)點生成對應的CAN報文，并發(fā)送給CAN消息接收節(jié)點。
[0024]第三部分:CAN消息接收節(jié)點內的MCU模塊對接收到的CAN報文進行解析，得出步進電機所需要的運動參數:如速度、轉動量、方向等。步進電機驅動模塊接收來自MCU模塊的運動參數，驅動步進電機運動，實現機械手的運動，從而達到遠程控制機械手的目的。
[0025]進一步優(yōu)選，本實用新型所述的單軸機械手動作子系統(tǒng)的數量，根據每個機械手所需要運動的維數所決定。如機械手運動的維數多，則所需的單軸機械手動作子系統(tǒng)的數量多；反之，單軸機械手動作子系統(tǒng)的數量少。
[0026]本實用新型所述的PC機、主控ZigBee無線通信模塊、從控ZigBee無線通信模塊、上級CAN控制器模塊、CAN收發(fā)器模塊、下級CAN控制器模塊、MCU模塊和步進電機驅動模塊，均為現有技術中的模塊，其具體的每個模塊組成本實用新型不作詳細的描述。
[0027]本實用新型與現有技術相比的優(yōu)點:1、通過無線通信技術實現對機械手的控制，避免了某些惡劣環(huán)境下布線困難的問題。2、以CAN總線通信的技術實現多軸步進電機的聯動，提高了工作效率。3、ZigBee無線通信技術能保證通信的可靠性，加上功放和若干路由器節(jié)點，可提升無線通信的距離。4、使用步進電機作為執(zhí)行機構，構成開環(huán)系統(tǒng)，只需控制電機轉動所需的參數就能滿足精確度的要求，相比傳統(tǒng)的閉環(huán)而言，結構簡單，執(zhí)行效率高。
【附圖說明】
[0028]圖1是本實施例的總系統(tǒng)框圖。
[0029]圖2是本實施例的主控ZigBee無線通信模塊的電路圖。
[0030]圖3是本實施例的上級CAN控制器模塊的電路圖。
[0031 ] 圖4是本實施例的CAN收發(fā)器模塊的電路圖。
[0032]圖5是本實施例的MCU模塊的電路圖。
[0033]圖6是本實施例的步進電機驅動模塊的電路圖。
[0034]其中，1、PC機，2、主控ZigBee無線通信模塊，3、從控ZigBee無線通信模塊，4、上級CAN控制器模塊，5、光耦合器，6、CAN收發(fā)器模塊，8、下級CAN控制器模塊，9、MCU模塊，10、步進電機驅動模塊，11、步進電機。
【具體實施方式】
[0035]為使本實用新型的內容更加明顯易懂，以下結合附圖1-圖6和【具體實施方式】做進一步的描述。
[0036]為了使本實用新型的目的