一种机械臂抓取系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种机械臂抓取系统，涉及机械臂技术领域，包括机械臂、与机械臂相连的电气控制柜；电气控制柜内部安装有空气开关、直流电源、Arduino开发板、中间继电器和步进电机驱动器，步进电机驱动器与机械臂包含的步进电机一一对应；直流电源通过中间继电器连接电磁制动器，电磁制动器与步进电机相连；直流电源通过空气开关连接电源接口，步进电机驱动器与直流电源相连。本实用新型专利技术通过Arduino开发板控制中间继电器动作实现电磁制动器电路的通断以达到机械臂关节的锁停，急停开关会控制中间继电器动作，同样可以实现电磁制动器电路的通断，达到机械臂关节锁死的效果，提高安全性能；电气控制柜与机械臂配合设计，能够最大化发挥机械臂性能。最大化发挥机械臂性能。最大化发挥机械臂性能。

【技术实现步骤摘要】
一种机械臂抓取系统


[0001]本技术涉及机械臂
，尤其涉及一种机械臂抓取系统。

技术介绍

[0002]现有的机械臂，由工业机械臂衍生的协作机械臂具备良好的精度与负载能力，并且具备较高的自由度可完成多种抓取任务，但其成本较高；其所使用的伺服电机精度高、力矩大，需要一套完整的运动控制系统进行规划；并且其主控系统较为复杂。对于基于单片机控制、总线舵机驱动的小型机械臂，虽然其价格较低，但由舵机驱动的机械臂精度较低、负载较小，可规划空间小，可抓取物体也受限。
[0003]同时，与机械臂配套的控制柜也存在一些问题，例如CN215942986U公开了一种便携式可拆装的六轴机械臂控制柜，开关设备、控制器、驱动器等部件安装在空腔内，且各部件之间用导线连接起来形成一个完整的回路；该方案虽然为六轴机械臂的控制柜，但主要用于教学展示用，对于机械臂的急停仅通过急停开关实现，并不适用于实际机械臂抓取动作的控制。

技术实现思路

[0004]针对现有技术存在的不足，本技术的目的是提供一种机械臂抓取系统，通过Arduino开发板控制中间继电器动作实现电磁制动器电路的通断以达到机械臂关节的锁停，急停开关会控制中间继电器动作，同样可以实现电磁制动器电路的通断，达到机械臂关节锁死的效果，提高安全性能；电气控制柜与机械臂配合设计，使得控制系统可以最大化发挥机械臂性能。
[0005]为了实现上述目的，本技术是通过如下的技术方案来实现：
[0006]本技术的实施例提供了一种机械臂抓取系统，包括机械臂、与机械臂相连的电气控制柜；所述电气控制柜内部安装有空气开关、直流电源、Arduino开发板、中间继电器和步进电机驱动器，其中步进电机驱动器与机械臂包含的步进电机一一对应；所述直流电源通过中间继电器连接电磁制动器，电磁制动器与步进电机相连；直流电源通过空气开关连接电源接口，且步进电机驱动器与直流电源相连。
[0007]作为进一步的实现方式，所述电气控制柜内部从上至下依次分为第一区域、第二区域和第三区域，空气开关和直流电源设于第一区域，Arduino开发板和中间继电器设于第二区域，步进电机驱动器设于第三区域。
[0008]作为进一步的实现方式，所述电气控制柜侧面依次设有电源接口、数据接口、电机信号接口和开关量信号接口。
[0009]作为进一步的实现方式，所述电机信号接口内部连接各步进电机驱动器的相位端口，外部通过第一数据线连接步进电机。
[0010]作为进一步的实现方式，所述机械臂安装有六组限位开关，限位开关用于监测机械臂的臂体连杆运动状态。
[0011]作为进一步的实现方式，所述开关量信号接口内部分别连接中间继电器和Arduino开发板外部通过第二数据线连接各组电磁制动器和限位开关。
[0012]作为进一步的实现方式，所述电气控制柜外侧还安装有急停开关，所述急停开关能够控制中间继电器动作。
[0013]作为进一步的实现方式，所述电气控制柜外侧还安装有信号灯，所述信号灯用于显示电气控制柜运行状态。
[0014]作为进一步的实现方式，所述机械臂末端具有末端夹持器，末端夹持器可以为平动、传动或旋转夹爪。
[0015]作为进一步的实现方式，所述机械臂采用六轴机械臂，步进电机驱动器对应设有六组。
[0016]本技术的有益效果如下：
[0017](1)本技术的电气控制柜进行合理的布局，将空气开关和直流电源设置于第一区域，Arduino开发板和中间继电器设置于第二区域，步进电机驱动器设置于第三区域，结构紧凑；并且通过Arduino开发板控制中间继电器动作实现电磁制动器电路的通断以达到机械臂关节的锁停，急停开关会控制中间继电器动作，同样可以实现电磁制动器电路的通断，达到机械臂关节锁死的效果，提高安全性能。
[0018](2)本技术通过电气控制柜与机械臂配合设计，使得控制系统可以最大化发挥机械臂性能；步进电机驱动系统使得机械臂在负载和精度上满足不同场景的抓取需求，同时硬件成本也有所降低。
附图说明
[0019]构成本技术的一部分的说明书附图用来提供对本技术的进一步理解，本技术的示意性实施例及其说明用于解释本技术，并不构成对本技术的不当限定。
[0020]图1是本技术根据一个或多个实施方式的抓取系统整体结构示意图；
[0021]图2是本技术根据一个或多个实施方式的电气控制柜内部结构示意图；
[0022]图3是本技术根据一个或多个实施方式的电气控制柜外部结构示意图；
[0023]图4是本技术根据一个或多个实施方式的机械臂结构示意图。
[0024]其中，1、空气开关，2、直流电源，3、Arduino开发板，4、中间继电器，5、步进电机驱动器，6、电源接口，7、数据接口，8、电机信号接口，9、开关量信号接口，10、急停开关，11、信号灯，12、限位开关，13、电磁制动器，14、步进电机，15、臂体连杆，16、末端夹持器，17、上位机，18、电气控制柜，19、第一数据线，20、机械臂，21、第二数据线，22、第三数据线。
具体实施方式
[0025]实施例一：
[0026]本实施例提供了一种机械臂抓取系统，如图1所示，包括机械臂20、电气控制柜18和上位机17，机械臂20通过第一数据线19和第二数据线21连接电气控制柜18，第一数据线19表示机械臂20与电气控制柜18之间步进电机14的控制信号传递，第二数据线21表示机械臂20与电气控制柜18之间开关量信号(即电磁制动器13和限位开关12信号)的传递；电气控
制柜18通过第三数据线22与上位机17相连，第三数据线22表示上位机17与电气控制柜18中Arduino开发板3的通讯方式。
[0027]本实施例的机械臂20为六轴机械臂，其末端安装有末端夹持器16；如图4所示，具有六组相同配置的步进电机14、电磁制动器13和限位开关12，电磁制动器13与步进电机14相连；六组电磁制动器13与步进电机14组合，控制机械臂20六个关节的运动与停止；六个限位开关12用于监测臂体连杆15的运动状态，可实现校准和防止碰撞的功能。末端夹持器16可根据不同应用场景更换平动、传动或旋转夹爪，以完成不同任务需求。
[0028]由于总线舵机负载能力小，精度较低，成本较小；伺服电机负载能力大，精度较高，成本较大；因此，本实施例采用步进电机14作为执行机构驱动机械臂运动。步进电机14可通过电机驱动器细分调整精度，而且具备较高的负载能力，同时成本远低于伺服电机。
[0029]在本实施例中，步进电机14采用行星减速步进电机，行星减速机与步进电机的结合能够提升步进电机14的扭矩和精度；电磁制动器13可以在机械臂20发生碰撞等突发事件时锁死步进电机14，并将步进电机14去使能，以保证作业时的安全性。机械臂20的臂体连杆15由铝件打磨而成，其强度可以最大程度利用步进电机14的力矩。
[0030]不本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种机械臂抓取系统，其特征在于，包括机械臂、与机械臂相连的电气控制柜；所述电气控制柜内部安装有空气开关、直流电源、Arduino开发板、中间继电器和步进电机驱动器，其中步进电机驱动器与机械臂包含的步进电机一一对应；所述直流电源通过中间继电器连接电磁制动器，电磁制动器与步进电机相连；直流电源通过空气开关连接电源接口，且步进电机驱动器与直流电源相连。2.根据权利要求1所述的一种机械臂抓取系统，其特征在于，所述电气控制柜内部从上至下依次分为第一区域、第二区域和第三区域，空气开关和直流电源设于第一区域，Arduino开发板和中间继电器设于第二区域，步进电机驱动器设于第三区域。3.根据权利要求1或2所述的一种机械臂抓取系统，其特征在于，所述电气控制柜侧面依次设有电源接口、数据接口、电机信号接口和开关量信号接口。4.根据权利要求3所述的一种机械臂抓取系统，其特征在于，所述电机信号接口内部连接各步进电机驱动器的相位端口，外部通...

【专利技术属性】
技术研发人员：张广泽，杨壹然，刘凯月，张玉瑾，冯超，
申请(专利权)人：齐鲁工业大学山东省科学院，
类型：新型
国别省市：