一种基于CANopen的主从式液压机械臂控制系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种基于CANopen的主从式液压机械臂控制系统，包括：主操纵杆通过USB总线与PLC控制器连接；PLC控制器通过CAN总线与PC监控器通信；大臂磁滞传感器、大臂液压伺服放大器、前臂磁滞传感器、前臂液压伺服放大器、基座回转编码器、基座回转液压伺服放大器、手爪压力传感器以及手爪液压伺服放大器分别通过CAN总线与PLC控制器和PC监控器通信。本实用新型专利技术有益效果：采用主从式的操作方式，操作直观便捷，易于完成复杂的作业任务。基于CANopen设计开发，数据传输稳定，抗干扰能力强。

【技术实现步骤摘要】

本技术属于电力机器人机械臂运动
，尤其涉及一种基于CANopen的主从式液压机械臂控制系统。
技术介绍
在国内传统的带电作业领域，更换横担和跌落保险一般都是人工手动操作完成，这种人工作业方式导致生产效率低下，且容易发生安全事故，机械臂代替人工进行带电作业是发展的必然趋势。目前，国内的部分高校和科研院所在电机驱动的机械臂方面已经获得了一定的研究成果，但是当前市面上的带电作业车都以液压动力源为主，采用电机驱动的机械臂就需要额外一套动力系统，这大大提高了产品作业成本，而且电机驱动的机械臂在绝缘性能无法满足需求。
技术实现思路
本技术的目的就是为了解决上述问题，提出了一种基于CANopen的主从式液压机械臂控制系统，该系统采用液压驱动，同时使用高精度的位移传感器，减轻了系统重量，提高了系统的控制精度。为实现上述目的，本技术的具体方案如下：一种基于CANopen的主从式液压机械臂控制系统，包括：主操纵杆、PLC控制器、大臂磁滞传感器、大臂液压伺服放大器、前臂磁滞传感器、前臂液压伺服放大器、基座回转编码器、基座回转液压伺服放大器、手爪压力传感器、手爪液压伺服放大器以及PC监控器；所述主操纵杆通过USB总线与PLC控制器连接；所述PLC控制器通过CAN总线与PC监控器通信；所述大臂磁滞传感器、大臂液压伺服放大器、前臂磁滞传感器、前臂液压伺服放大器、基座回转编码器、基座回转液压伺服放大器、手爪压力传感器以及手爪液压伺服放大器分别通过CAN总线与PLC控制器和PC监控器通信。进一步地，所述主操纵杆包括：MCU控制器、USB通信单元、状态切换按键、机械臂锁定按键、手爪开合按键、X轴模拟电位计和Y轴模拟电位计；所述MCU控制器与USB通信单元、状态切换按键、机械臂锁定按键、手爪开合按键、X轴模拟电位计和Y轴模拟电位计分别连接。进一步地，所述MCU控制器通过USB通信单元与PLC控制器进行通信。进一步地，所述CAN总线支持CANopen通信协议。本技术的有益效果：1.采用主从式的操作方式，操作直观便捷，易于完成复杂的作业任务。2.基于CANopen设计开发，数据传输稳定，抗干扰能力强。3.使用高精度的位移传感器，提高了位置采样的准确性，实现了精确控制。4.动力系统采用液压驱动，减轻了系统重量，满了绝缘性能。5.PLC控制器的扫描周期在1ms以内，提高了系统的响应速度，保证系统稳定工作。附图说明图1是本技术基于CANopen的主从式液压机械臂控制系统结构示意图；图2是主操纵杆组成示意图；其中，1.主操纵杆，2.PLC控制器，3.大臂磁滞传感器，4.大臂液压伺服放大器，5.前臂磁滞传感器，6.前臂液压伺服放大器，7.基座回转编码器，8.基座回转液压伺服放大器，9.手爪压力传感器，10.手爪液压伺服放大器，11.PC监控器。图2中，12.MCU控制器、13.USB通信单元、14.状态切换按键、15.机械臂锁定按键、16.手爪开合按键、17.X轴模拟电位计和18.Y轴模拟电位计。具体实施方式：下面结合附图对本技术进行详细说明：一种基于CANopen的主从式液压机械臂控制系统，包括：主操纵杆1、PLC控制器、大臂磁滞传感器3、大臂液压伺服放大器4、前臂磁滞传感器5、前臂液压伺服放大器6、基座回转编码器7、基座回转液压伺服放大器8、手爪压力传感器9、手爪液压伺服放大器10以及PC监控器11；主操纵杆1通过USB总线与PLC控制器2连接，PLC控制器2、大臂磁滞传感器3、大臂液压伺服放大器4、前臂磁滞传感器5、前臂液压伺服放大器6、基座回转编码器7、基座回转液压伺服放大器8、手爪压力传感器9、手爪液压伺服放大器10、PC监控器11之间通过CAN总线连接，且均支持CANopen通信协议。操纵杆由MCU控制器12、USB通信单元13、状态切换按键14、机械臂锁定按键15、手爪开合按键16、X轴模拟电位计17和Y轴模拟电位计18组成的。MCU控制器12分别与USB通信单元13、状态切换按键14、机械臂锁定按键15、手爪开合按键16、X轴模拟电位计17和Y轴模拟电位计18连接。MCU控制器通过USB通信单元与PLC控制器进行通信。本技术基于CANopen的主从式液压机械臂控制系统的具体实施过程如下：MCU控制器12采集状态切换按键14、机械臂锁定按键15、手爪开合按键16的数字量数据和X轴模拟电位计17、Y轴模拟电位计18的模拟量数据，通过USB通信单元13发送给PLC控制器2。PLC控制器2上电后，使用CAN总线通过CANopen协议向大臂液压伺服放大器4、前臂液压伺服放大器6和基座回转液压伺服放大器8发出控制指令，来驱动液压系统完成复位动作；复位完成后PLC控制器2使用CAN总线通过CANopen协议读取大臂磁滞传感器3、前臂磁滞传感器5、基座回转编码器7和手爪压力传感器9的数据，并通过USB总线接收主操纵杆1的运动控制指令，确定臂液压伺服放大器4、前臂液压伺服放大器6和基座回转液压伺服放大器8的驱动参数，从而驱动液压系统完成相应的动作。本实施例中，MCU控制器可以选用ST公司的STM32F103CBT6，也可以根据实际需要选择其他型号的控制器。PLC控制器选用基恩士公司的KV-NC32T系列控制器。PC监控器用于实时监测主操纵杆1、PLC控制器2、大臂磁滞传感器3、大臂液压伺服放大器4、前臂磁滞传感器5、前臂液压伺服放大器6、基座回转编码器7、基座回转液压伺服放大器8、手爪压力传感器9和手爪液压伺服放大器10的工作状态。目前市场上的PC监视器均能满足要求。上述虽然结合附图对本技术的具体实施方式进行了描述，但并非对本技术保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本技术的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本技术的保护范围以内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于CANopen的主从式液压机械臂控制系统，其特征是，包括：主操纵杆、PLC控制器、大臂磁滞传感器、大臂液压伺服放大器、前臂磁滞传感器、前臂液压伺服放大器、基座回转编码器、基座回转液压伺服放大器、手爪压力传感器、手爪液压伺服放大器以及PC监控器；所述主操纵杆通过USB总线与PLC控制器连接；所述PLC控制器通过CAN总线与PC监控器通信；所述大臂磁滞传感器、大臂液压伺服放大器、前臂磁滞传感器、前臂液压伺服放大器、基座回转编码器、基座回转液压伺服放大器、手爪压力传感器以及手爪液压伺服放大器分别通过CAN总线与PLC控制器和PC监控器通信。

【技术特征摘要】
1.一种基于CANopen的主从式液压机械臂控制系统，其特征是，包括：主操纵杆、PLC控制器、大臂磁滞传感器、大臂液压伺服放大器、前臂磁滞传感器、前臂液压伺服放大器、基座回转编码器、基座回转液压伺服放大器、手爪压力传感器、手爪液压伺服放大器以及PC监控器；所述主操纵杆通过USB总线与PLC控制器连接；所述PLC控制器通过CAN总线与PC监控器通信；所述大臂磁滞传感器、大臂液压伺服放大器、前臂磁滞传感器、前臂液压伺服放大器、基座回转编码器、基座回转液压伺服放大器、手爪压力传感器以及手爪液压伺服放大器分别通过CAN总线与PLC控制器和PC监控器通信。2.如权利要求1所...

【专利技术属性】
技术研发人员：王海磊，戚晖，赵玉良，阮鹏程，刘继志，任志刚，苏建军，慕世友，李超英，傅孟潮，李建祥，赵金龙，
申请(专利权)人：国网山东省电力公司电力科学研究院，山东鲁能智能技术有限公司，国家电网公司，
类型：新型
国别省市：山东;37