[实用新型]一种基于PSD工业机器人的信号处理电路

说明书

技术领域

本实用新型属于教学装置领域，涉及传感器技术，尤其是一种基于PSD工业机器人的信号处理电路。

背景技术

随着工业机器人在工业生产中应用范围以及所完成任务复杂程度的不断扩大，对工业机器人位姿精度的要求也越来越高。目前，大多数商品化的机器人重复精度很高，能达到0.1mm 数量级，但其定位精度却很差，只能达到cm数量级，这样的定位精度远远不能满足现代工业发展的要求。导致工业机器人定位精度不高的原因有很多，例如机器人运动学模型的参数偏差、机器人杆件的弹性变形、齿轮传动误差、关节间隙以及环境因素等，对于不同结构、不同用途的机器人，以上各因素的影响也不尽相同。但一般来讲，机器人运动学模型中几何结构参数偏差所引起的定位误差占机器人总误差的80％左右。因此，对机器人运动学模型进行偏差标定补偿进而提高其定位精度是目前机器人技术领域内急需解决的问题。所谓标定就是应用先进的测量手段和基于模型的参数识别方法辨识出机器人模型的准确参数，从而提高机器人定位精度的过程。标定的结果是一组被识别的机器人参数，这些参数可以供机器人生产厂家作为产品质量检验指标，也可以帮助机器人用户提高机器人的定位精度。

本实用新型专利的申请人曾经申请了一篇专利，其公告号为CN102825602A，公开了一种基于PSD的工业机器人自标定装置，其将两个PSD分别安装在V形夹具的两个板上，且V形夹具放置在机器人可达范围内，根据机器人在不同位置时，使固定在机器人末端的激光器发出的激光束的投射光斑和反射光斑分别定位在两个PSD的中心点位置，并通过两条虚拟约束线，进行机器人零位偏差自标定和空间位姿的自标定。本发明的自标定装置结构简单，安装与操作简单，定位精度高，可同时实现机器人空间位姿与零位偏差的自标定；该发明还提供一种基于PSD的工业机器人自标定方法。

本次实用新型专利申请是在上述专利的基础上提出了更具体的PSD信号处理电路，使该工业机器人可以更好地应用在实验教学的领域。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足之处，提供一种设计合理、成本低廉的基于PSD工业机器人的信号处理电路。

本实用新型解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：

一种基于PSD工业机器人的信号处理电路，包括两个位置敏感器件PSD，即第一PSD 和第二PSD，与第一PSD和第二PSD连接的信号处理电路包括I—V转换电路、低通滤波电路、A/D转换模块，以及信号处理电路连接的单片机模块，I-V转换电路的输出端连接低通滤波电路的输入端、低通滤波电路的输出端连接模数A/D转换模块的输入端，A/D转换模块的输出端连接单片机模块的输入端，单片机模块的输出端连接安装在工业机器人上所在的舵机。

而且，所述单片机模块为STM32单片机模块。

而且，所述舵机为5个RX-64舵机。

而且，所述信号处理电路为八路PSD信号处理电路。

而且，所述A/D转换模块采用AD7327芯片。

而且，所述低通滤波电路至少包含三个开关电容C1、C2和Cx，其中第一开关电容C1 的一端连接输入信号端，另一端通过一滤波电容C3接地并同时与第二开关电容C2串联，第二开关电容与低噪声开关电容低通滤波电路中的所述斩波运算放大器输入端2连接，所述斩波运算放大器输出端6反馈连接第三开关电容Cx，并同时经后续的阻容滤波电路连接至模数 A/D转换模块中。

而且，所述I-V转换器电路包括依次连接的一积分电路、一比较电路、一复合脉冲电路、一脉冲放大电路，以及一连接在所述积分电路的输入端与地之间的多段取样电路，其中，所述多段取样电路接收一外部输入的电流信号，所述比较电路还接收一外部输入的阈值电压信号。

本实用新型的优点和积极效果是：

本实用新型中的自标定装置通过PSD、信号处理电路、数据采集卡和STM32单片机模块同时将两块激光光斑的位置反馈给机器人控制器，可实现机器人在任意空间一条虚拟约束线 (由两块PSD中心连线在某PSD上的反射线定义)中的自动定位，机器人在不同位姿下均可自动完成定位任务，不需要人工干预，自动化程度高，安装与操作简单。

附图说明

图1为本实用新型中所应用的工业机器人的结构示意图；

图2为本实用新型的电路原理框图；

图3为本实用新型中的所用分段PSD原理图；

图4为本实用新型中的I—V转换电路原理图；

图5为本实用新型中的低通滤波电路原理图。