[实用新型]一种仿人机械手电气控制系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种仿人机械手电气控制系统，特别涉及一种用于抓取物体的仿人机械手电气控制系统，属于电气工程领域。

背景技术

随着机器人技术的不断进步，作为机器人与环境相互作用的最后环节和执行部件，末端执行器即仿人机械手对于机器人智能化水平和作业水平的提高具有重要的意义，人们亟需制造出能够像人手一样灵活的机械手来代替人类去完成工作，特别是在水下级高危的环境中，仿人机械手正是为了适应这一需要而提出的发展目标。

传统的单自由度末端夹持器结构简单，控制方便，对于实现负荷的大范围运动作业十分有效，但是在抓取的稳定性、灵活性及完成复杂作业等方面存在严重的不足，主要是因为没有感应系统控制机械手的抓握松紧度，这在很大程度上制约了机器人作业水平的进一步提高。在这种情况下，如果能够开发带有感应系统可控制机械手抓握力的电气系统从而使机械手的抓握更灵活，对于机器人技术的发展将有很大的促进作用。鉴于此,一种仿人机械手电气控制系统是业内的急需。

发明内容

本发明涉及一种仿人机械手电气控制系统，提出了针对机械手运动控制系统的设计方案，重点放在了控制系统的构成和设计方面。系统以STC15F204EA单片机为控制核心，通过位移及力矩传感器采集检测机械手对被抓物体的夹紧力的大小，反馈给单片机运算得出机械手指运动位移量并发出指令给驱动器,带动微电机运转,实现机械手的物体准确抓握。本发明的优点和效果在于设计的控制系统响应速度快、误差小，机械手的位置定位良好，满足了对物体抓握的精确度与平稳性的要求。

附图说明

图1是本发明仿人机械手控制系统结构示意图；

图2是图1中信号采集电路工作原理图；

图3是图1中直流电机驱动电路工作原理图。

具体实施方式

实施例1.参阅图1、图2、图3，本发明所涉及的一种仿人机械手电气控制系统，以STC15F204EA（101）单片机为控制核心，通过信号采集模块（1）采集检测机械手的运动位移量及对被抓物体的夹紧力的大小，转化为相应的电压信号，反馈给单片机运算得出机械手指运动位移量并发出指令给驱动器（201）,带动微电机运转,实现机械手对物体的良好抓握。

实施例2.参阅图2,信号采集模块（1）包括单片机STC15F204EA（101）、位移传感器（102）、力矩传感器（103）、测量电压表（104）、电源及数据输入控制线路，此信号采集电路的工作过程为传感器检测手指运动位移量和对被抓物体的夹紧力大小的变化，通过滑动变阻器将此模拟信号传递给单片机STC15F204EA（101）的P1端口，P1.6和P1.7两个端口为位移传感器AD采样输入端口，其中P1.6端口作为采样基准电压,P1.7端口作为位移传感器（102）采样输入；P1．4和P1．5两个端口为力矩传感器（103）AD采样输入端口,其中P1．4端口作为采样基准电压,P1．5端口作为力矩传感器（103）采样输入；所选用单片机STC15F204EA（101）自带8路高速A/D转换功能，无需在系统再搭建模数转换电路，安装一块电压表（104）可直观的读到电压值，对比采集到的电压信号和基准电压值是否一致；VCC和GND分别接电源和地线，以实现给单片机STC15F204EA（101）工作供电；并联两个电容器具有储能作用，以便单片机掉电后提供短时持续电能，以便完成数据存储。

实施例3.参阅图3,采用的单片机STC15F204EA（101）可以控制驱动器L293(201)驱动两台微电机，驱动系统（2）选择的驱动器L293（201）是ST公司生产的一种高电压、小电流电机驱动芯片，该芯片可以驱动两台直流电机，PWM信号端P1控制电机M1速度，PWM信号端P2控制电机M2速度;具体的工作过程是驱动器L293（201）引脚P1、P2可用于接收单片机P3.0端口和P3.2端口输出的PWM脉宽调制信号以实现对电机进行调速控制;实现电机正反转是通过驱动器L293（201）的D1和D2两个端口控制的，D1端口接收单片机P3.1端口发出的高电平信号，电机M1正转，如果接收到低电平信号，电机就反转;驱动器L293（201）控制另一台电机M2是同样的方式，D2端口接收单片机P3.3端口发出的高电平信号，电机M2正转，反之则反转，驱动器L293（201）输入端5V电压为逻辑信号控制电压,输出端的5V-36V电压用于电机驱动电压。