一種水下作業機械手控制系統技術方案

本實用新型專利技術涉及自動控制裝置技術領域，尤其是一種水下作業機械手控制系統。它包括艙內控制組件和艙外控制組件，艙內控制組件包括依次連接的操作手柄和第一傳感器以及主控芯片，主控芯片還連接有觸控PC；艙外控制組件包括依次連接的從控芯片、電液比例調節閥和油缸及馬達控制器，從控芯片連接主控芯片，油缸及馬達控制器連接機械手主體，油缸及馬達控制器控制機械手主體的擺動或旋轉動作；機械手主體上安裝有第二傳感器。本實用新型專利技術融合了開關式控制和主從式控制的各自優點，不但可以通過操作手柄進行機械手的操作也可以利用觸控PC進行操作，增加了控制方式的可變性；其結構簡單、提高了機械手的安全性及工作的準確性，具有很強的實用性。（*該技術在2024年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】
一種水下作業機械手控制系統
本技術涉及自動控制裝置
，尤其是一種水下作業機械手控制系統。
技術介紹
水下作業機械手，實質上是一種特種機器人，其用以代替人類去完成一些水下作業任務，尤其是在深海探測領域被廣泛應用，由于工作環境極為惡劣，因此，對機械手的控制系統具有較高的要求，以保證機械手安全、準確的工作。現有的水下作業機械手的控制主要采用開關式控制或主從式控制方式。開關式控制即指機械手各關節的動作使用操作開關鍵來實現的，其依靠案件或者按鈕對機械手的作業進行點動開關控制，其結構簡單、成本低廉，但這樣會對機械手上執行機構的油缸和馬達造成加大的沖擊，降低了機械手作業的精確度。主從式控制即指兩個機械手通過多芯電纜或鋼絲繩，使一個機械手隨動另一個機械手，其能夠快速方便的實現機械手各種姿態的動作，也避免了開關式控制操作中大量的開關鍵操作，工作的準確性較高，但是其系統結構較為復雜，造成控制難度增加，也會在一定程度上引起多任務之間相應的滯后，控制的同步性較差,而且成本相對較高。
技術實現思路
針對上述現有技術中存在的不足，本技術的目的在于提供一種控制結構簡單、可靠性高、通用性強、使用方便、融合有開關式控制和主從式控制的各自優點的水下作業機械手控制系統。為了實現上述目的，本技術采用如下技術方案:一種水下作業機械手控制系統，它包括艙內控制組件和艙外控制組件，所述艙內控制組件包括依次連接的操作手柄和用于監測操作手柄旋轉角度的第一傳感器以及主控芯片，所述主控芯片還連接有觸控PC ；所述艙外控制組件包括依次連接的從控芯片、電液比例調節閥和油缸及馬達控制器，所述從控芯片連接主控芯片，所述油缸及馬達控制器連接機械手主體，所述油缸及馬達控制器控制機械手主體的擺動或旋轉動作；所述機械手主體上安裝有與從控芯片連接的、用于檢測機械手主體的直線位移和角度位移的第二傳感器。優選地，所述艙外控制組件還包括液壓供油及補油裝置，所述液壓供油及補油裝置分別與電液比例閥和油缸及馬達控制器連接。優選地，所述主控芯片還連接有直流供電模塊，所述直流供電模塊通過主控芯片向第一傳感器、從控芯片和電液比例閥供電。優選地，所述主控芯片通過RS-485總線連接從控芯片。優選地，所述主控芯片通過RS-232-C總線連接觸控PC。優選地，所述主控芯片和從控芯片均為MSP430型16位單片機。由于采用了上述方案，本技術融合了開關式控制和主從式控制的各自優點，以單片機等控制芯片作為信號處理器，以傳感器作為信號檢測和閉環反饋媒介，以液壓供油及補油裝置和電液比例閥作為驅動裝置，以油缸及馬達控制器作為機械手主體動作的直接控制系統；同時，不但可以通過操作手柄進行機械手的操作也可以利用觸控PC進行操作，增加了控制方式的可變性；其結構簡單、提高了機械手的安全性及工作的準確性，具有很強的實用性。【附圖說明】圖1是本技術實施例的控制原理圖。【具體實施方式】以下結合附圖對本技術的實施例進行詳細說明，但是本技術可以由權利要求限定和覆蓋的多種不同方式實施。如圖1所示，本實施例的水下作業機械手控制系統，它包括用于為艙外的機械手提供控制源的艙內控制組件和接收艙內控制組件的控制指令并直接控制機械手動作的艙外控制組件。其中，艙內控制組件包括依次連接的操作手柄1、第一傳感器2和主控芯片3 ；操作手柄I供操作人員進行手動操控；第一傳感器2采用角度傳感器，用以檢測操作手柄I的旋轉角度并將數據信息傳遞給主控芯片3 ；主控芯片3采用MSP430型16位單片機，主要負責所有控制信號和實際信號的收集以及命令的執行，如輸出機械手所需擺動及轉動的直線和角度控制量；同時為避免操作人員長時間操作操作手柄1，主控芯片3還通過RS-232-C總線連接有觸控PC4。艙外控制組件則包括依次連接的從控芯片5、電液比例調節閥6和油缸及馬達控制器7;從控芯片5采用MSP430型16位單片機，其通過RS-485總線與主控芯片3連接，其作用在于:一方面用于快速獲取機械手在作業過程中的關節角度和手臂姿態信息，并且反饋回主控芯片3，另一方面用于接收主控芯片3傳送的控制信號信息，如對電液比例調節閥6的開關控制信號，利用從控芯片6完成信號D/A轉化并驅動電液比例調節閥6動作；同時，在油缸及馬達控制器7上還連接機械手主體8，最終通過油缸及馬達控制器7完成機械手主體8的擺動或旋轉動作控制；除此之外，在機械手主體8上還安裝有與從控芯片5連接的、用于檢測機械手主體的直線位移和角度位移的第二傳感器9 ;如此，當機械手主體8動作時，產生的運動變化信號會經過第二傳感器9進行檢測反饋，被傳送給從控芯片5以此來獲取機械手的手臂位置和姿態信息，通過從控芯片5為位移和角度等機械手姿態信息的閉環控制做好準備。通過第二傳感器9可以實現機械手運動位置的閉環控制，彌補了采用開關式控制的不足，提高了運動控制的精度，降低了位置控制的誤差。為合理驅動電液比例調節閥6，保證油缸和馬達的正常伸縮和轉動，艙外控制組件還包括液壓供油及補油裝置10，液壓供油及補油裝置10分別與電液比例閥6和油缸及馬達控制器7連接。同時，主控芯片3還連接有直流供電模塊11，利用直流供電模塊11通過主控芯片3向第一傳感器2、從控芯片5和電液比例閥供電6以及其他控制裝置進行供電，實現從艙內向艙外供電的目的。以上所述僅為本技術的優選實施例，并非因此限制本技術的專利范圍，凡是利用本技術說明書及附圖內容所作的等效結構或等效流程變換，或直接或間接運用在其他相關的
，均同理包括在本技術的專利保護范圍內。本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種水下作業機械手控制系統，它包括艙內控制組件和艙外控制組件，其特征在于：所述艙內控制組件包括依次連接的操作手柄和用于監測操作手柄旋轉角度的第一傳感器以及主控芯片，所述主控芯片還連接有觸控PC；所述艙外控制組件包括依次連接的從控芯片、電液比例調節閥和油缸及馬達控制器，所述從控芯片連接主控芯片，所述油缸及馬達控制器連接機械手主體，所述油缸及馬達控制器控制機械手主體的擺動或旋轉動作；所述機械手主體上安裝有與從控芯片連接的、用于檢測機械手主體的直線位移和角度位移的第二傳感器。

【技術特征摘要】
1.一種水下作業機械手控制系統，它包括艙內控制組件和艙外控制組件，其特征在于: 所述艙內控制組件包括依次連接的操作手柄和用于監測操作手柄旋轉角度的第一傳感器以及主控芯片，所述主控芯片還連接有觸控PC ； 所述艙外控制組件包括依次連接的從控芯片、電液比例調節閥和油缸及馬達控制器，所述從控芯片連接主控芯片，所述油缸及馬達控制器連接機械手主體，所述油缸及馬達控制器控制機械手主體的擺動或旋轉動作； 所述機械手主體上安裝有與從控芯片連接的、用于檢測機械手主體的直線位移和角度位移的第二傳感器。2.如權利要求1所述的一種水下作業機械手控制系統，其特征在于:所述艙外控制組件還包括液壓供油...

【專利技術屬性】
技術研發人員：郭振，
申請(專利權)人：郭振，
類型：新型
國別省市：山東;37