带神经脉冲控制的机械臂制造技术

本实用新型专利技术公开了一种带神经脉冲控制的机械臂，包括伺服电机，伺服电机连接有神经脉冲控制开关，所述伺服电机为抱闸式伺服电机；伺服电机还连接有可调光栅编码器；可调光栅编码器包括壳体，壳体的轴心旋转穿设有光栅轴，光栅轴与伺服电机相连，壳体内设置有光栅盘、红外发射二极管、红外接收三极管；光栅盘固套在光栅轴上，沿着光栅盘的轴心同心设置有至少两组光栅孔阵列；还包括切换机构，切换机构驱动红外发射二极管、红外接收三极管在光栅孔阵列之间切换。本实用新型专利技术的伺服电机连接的光栅编码器的输出信号精度可以根据实际需要进行调节。

【技术实现步骤摘要】
带神经脉冲控制的机械臂
本技术涉及机器人
，特别是涉及一种带神经脉冲控制的机械臂。
技术介绍
在现有技术中，机器人通常设置有控制电脑和/或单片机，机器人还设置有机械臂或动作机构，机械臂设置有伺服电机，单片机通过发送脉冲信号控制伺服电机转动，从而控制机械臂转动或动作机构移动，伺服电机连接有光栅编码器，光栅编码器与控制电脑或单片机相连，机械臂或动作机构运动精度要求高时，对光栅编码器输出精度要求高，机械臂或动作机构运动精度要求低时，对光栅编码器输出精度要求低，像一些工业加工场所的机器人，对动作精度要求较高，像一些生活场所的机器人，像扫地机器人、跳舞机器人、上菜机器人对动作精度要求低，单片机通常还需要耗费很多资源运行诸如声音、图像等程序数据。现有机器人机械臂的缺陷是，其连接的光栅编码器输出的脉冲信号不可以调节，不能根据实际机械臂或动作机构运动精度要求而调节光栅编码器的输出信号精度；光栅编码器通常经过中断的方式连接单片机，对单片机的正常运行资源影响较大。
技术实现思路
有鉴于现有技术的至少一个缺陷，本技术的目的是提供一种带神经脉冲控制的机械臂，其电机连接的光栅编码器的输出信号精度可以根据实际需要进行调节，有利于合理的利用机器人资源。为了达到上述目的，本技术采用如下技术方案：一种带神经脉冲控制的机器人，包括机器人，机器人设置有控制电脑以及机械臂，所述机械臂的关节处套有防护套；机械臂设置有伺服电机，伺服电机连接有控制板，控制板上设置有单片机，单片机通过USB接口与控制电脑相连；单片机连接有驱动电路；其关键在于，驱动电路经神经脉冲控制开关连接伺服电机；所述神经脉冲控制开关设置于机械臂的外壁上，所述伺服电机为抱闸式伺服电机；伺服电机的输出轴还连接有可调光栅编码器；可调光栅编码器连接单片机；所述可调光栅编码器包括圆筒形的壳体，壳体的轴心旋转穿设有光栅轴，光栅轴与伺服电机的输出轴相连，所述壳体内设置有光栅盘、红外发射二极管以及红外接收三极管；红外接收三极管与单片机相连；光栅盘固套在光栅轴上，沿着光栅盘的轴心同心设置有至少两组光栅孔阵列，红外发射二极管、红外接收三极管对应设置在光栅盘的两侧；还包括切换机构，切换机构驱动红外发射二极管、红外接收三极管在光栅孔阵列之间切换。优选地，机械臂外还固套有气囊圈或弹性的橡胶圈，气囊圈或橡胶圈呈环状。对于一些家庭中使用的机器人的机械臂，在机械臂外固套环形的气囊圈或橡胶圈，在机械臂与人或墙壁发生碰撞时，能够起到缓冲作用，减小碰撞的作用力，更加安全。气囊圈、橡胶圈、防护套可拆卸地套在机械臂上，所述神经脉冲控制开关可拆卸地设置于机械臂的外壁上。其中光栅孔阵列的光栅孔数量沿着光栅盘的轴心向外是依次增加的，越往外光栅孔数量越多，输出信号的精度越高。红外发射二极管连接有直流电源，用于产生红外信号，经光栅孔阵列给红外接收三极管发送红外信号，光栅盘转动时，红外接收三极管输出高低电平的脉冲信号给单片机，由于越往外光栅孔数量越多，光栅盘转动一圈输出的脉冲信号就越多，可调光栅编码器输出的信号精度就越高，红外发射二极管通常设置有透镜用于会聚光线。通过上述的结构设置，对于一些机加工场所，对可调光栅编码器输出的信号精度要求高时，通过切换机构驱动红外发射二极管、红外接收三极管对准外圈的光栅孔阵列；对于一些生活场所，对可调光栅编码器输出的信号精度要求低时，通过切换机构驱动红外发射二极管、红外接收三极管对准内圈的光栅孔阵列，单片机不需要耗费大量的资源来处理光栅编码器的数据；有利于合理的利用机器人资源；也可以根据使用场所精度要求的不同调节可调光栅编码器的精度；其中神经脉冲控制开关设置于机械臂的外壁上，神经脉冲控制开关用于感知机械臂周围是否有人或物，当神经脉冲控制开关检测到周围附近有人时，其开关断开，单片机给伺服电机发送的脉冲信号被切断，抱闸式伺服电机停止转动，避免造成人员损伤，伺服电机的动作位置由可调光栅编码器反馈给单片机。反之，周围没有人时，其开关闭合，机器人正常工作。神经脉冲控制开关还与单片机相连，发送报警信号。单片机获取脉冲并计数与现有技术中的脉冲计数是相同的。所述切换机构包括第一丝杆螺母机构、第二丝杆螺母机构，第一丝杆螺母机构与红外发射二极管相连；第二丝杆螺母机构与红外接收三极管相连；红外发射二极管、红外接收三极管分别在第一丝杆螺母机构、第二丝杆螺母机构的带动下可在光栅孔阵列之间切换。第一丝杆螺母机构与红外发射二极管相连，通过手动可驱动红外发射二极管沿着光栅盘的径向运动，使红外发射二极管对准任一组光栅孔阵列；第二丝杆螺母机构与红外接收三极管相连；通过手动可驱动红外接收三极管沿着光栅盘的径向运动，使红外接收三极管与红外发射二极管相对应。所述光栅轴经齿轮变速器与伺服电机的输出轴相连。齿轮变速器可以调节可调光栅编码器的精度，如果变速比为1：2，伺服电机的输出轴转一圈，光栅轴转两圈，则精度增加一倍。所述神经脉冲控制开关或者是人体红外感应开关，或者是距离控制开关。人体红外感应开关感知到周围有人时，其开关断开，控制伺服电机断电，否则，其开关闭合，机器人正常工作。距离控制开关感知到周围人或物的距离小于设定的距离时，其开关断开，控制伺服电机断电，否则，其开关闭合，机器人正常工作。伺服电机的位置由可调光栅编码器定位，等人走开以后，机器人继续工作。所述距离控制开关包括红外测距传感器，红外测距传感器连接有集成运放比较器，集成运放比较器连接有继电器，驱动电路经继电器的常闭开关连接伺服电机，继电器的常闭开关控制伺服电机通断电。红外测距传感器输出一随距离变化的电压信号，距离越近，电压越高，经集成运放比较器与一基准电压比较，高于基准电压时，继电器的常闭开关断开，将伺服电机的控制脉冲切断。所述驱动电路包括数模转换器，数模转换器的输入端组连接单片机获取速度数据，数模转换器的输出端经调压器连接有调容电机，调容电机的输出轴套有卷簧，卷簧的内端与调容电机的输出轴相连，卷簧的外端固定在控制板上，还包括NE555脉冲发生器，NE555脉冲发生器设置有可变电容，可变电容控制NE555脉冲发生器发出的脉冲频率；调容电机的输出轴还与可变电容的转轴相连驱动其转动，NE555脉冲发生器的输出端经神经脉冲控制开关连接伺服电机。现有技术中，单片机通过PWM方式控制伺服电机调速，单片机发出PWM控制信号，经驱动电路放大，通常是采用功率放大电路进行放大后连接伺服电机；但是PWM方式控制需要调动相应的PWM控制程序并执行，对单片机的资源耗费较大，通过上述的结构设置，单片机只需要将速度数据直接或按比例发给数模转换器即可，不需要再调动PWM控制程序，有利于节约机器人资源，NE555脉冲发生器、调容电机本身成本也不高。对于一些精度要求的不高的生活场所用的机器人完全适用。数模转换器将速度数据转换成相应的电压信号，经调压器调压后输出给调容电机，调容电机带动可变电容的转轴转动相应的角度本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种带神经脉冲控制的机械臂，包括机械臂(10)，其特征在于，所述机械臂(10)的关节处套有防护套(101)；机械臂(10)设置有伺服电机(2)，伺服电机(2)连接有神经脉冲控制开关(23)；所述神经脉冲控制开关(23)设置于机械臂(10)的外壁上，所述伺服电机(2)为抱闸式伺服电机；/n伺服电机(2)的输出轴还连接有可调光栅编码器(24)；所述可调光栅编码器(24)包括圆筒形的壳体(241)，壳体(241)的轴心旋转穿设有光栅轴(242)，光栅轴(242)与伺服电机(2)的输出轴相连，所述壳体(241)内设置有光栅盘(243)、红外发射二极管(244)以及红外接收三极管(245)；/n光栅盘(243)固套在光栅轴(242)上，沿着光栅盘(243)的轴心同心设置有至少两组光栅孔阵列(246)，红外发射二极管(244)、红外接收三极管(245)对应设置在光栅盘(243)的两侧；还包括切换机构(247)，切换机构(247)驱动红外发射二极管(244)和红外接收三极管(245)在光栅孔阵列(246)之间切换。/n

【技术特征摘要】
1.一种带神经脉冲控制的机械臂，包括机械臂(10)，其特征在于，所述机械臂(10)的关节处套有防护套(101)；机械臂(10)设置有伺服电机(2)，伺服电机(2)连接有神经脉冲控制开关(23)；所述神经脉冲控制开关(23)设置于机械臂(10)的外壁上，所述伺服电机(2)为抱闸式伺服电机；
伺服电机(2)的输出轴还连接有可调光栅编码器(24)；所述可调光栅编码器(24)包括圆筒形的壳体(241)，壳体(241)的轴心旋转穿设有光栅轴(242)，光栅轴(242)与伺服电机(2)的输出轴相连，所述壳体(241)内设置有光栅盘(243)、红外发射二极管(244)以及红外接收三极管(245)；
光栅盘(243)固套在光栅轴(242)上，沿着光栅盘(243)的轴心同心设置有至少两组光栅孔阵列(246)，红外发射二极管(244)、红外接收三极管(245)对应设置在光栅盘(243)的两侧；还包括切换机构(247)，切换机构(247)驱动红外发射二极管(244)和红外接收三极管(245)在光栅孔阵列(246)之间切换。


2.根据权利要求1所述的带神经脉冲控制的机械臂，其特征在于：所述切...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨小庆，向超宗，张娅，戴明川，何泽歆，
申请(专利权)人：重庆工商职业学院，
类型：新型
国别省市：重庆;50