本實(shí)用新型屬于電力機(jī)器人機(jī)械臂運(yùn)動(dòng)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于CANopen的主從式液壓機(jī)械臂控制系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

在國內(nèi)傳統(tǒng)的帶電作業(yè)領(lǐng)域，更換橫擔(dān)和跌落保險(xiǎn)一般都是人工手動(dòng)操作完成，這種人工作業(yè)方式導(dǎo)致生產(chǎn)效率低下，且容易發(fā)生安全事故，機(jī)械臂代替人工進(jìn)行帶電作業(yè)是發(fā)展的必然趨勢。目前，國內(nèi)的部分高校和科研院所在電機(jī)驅(qū)動(dòng)的機(jī)械臂方面已經(jīng)獲得了一定的研究成果，但是當(dāng)前市面上的帶電作業(yè)車都以液壓動(dòng)力源為主，采用電機(jī)驅(qū)動(dòng)的機(jī)械臂就需要額外一套動(dòng)力系統(tǒng)，這大大提高了產(chǎn)品作業(yè)成本，而且電機(jī)驅(qū)動(dòng)的機(jī)械臂在絕緣性能無法滿足需求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的就是為了解決上述問題，提出了一種基于CANopen的主從式液壓機(jī)械臂控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用液壓驅(qū)動(dòng)，同時(shí)使用高精度的位移傳感器，減輕了系統(tǒng)重量，提高了系統(tǒng)的控制精度。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型的具體方案如下：

一種基于CANopen的主從式液壓機(jī)械臂控制系統(tǒng)，包括：主操縱桿、PLC控制器、大臂磁滯傳感器、大臂液壓伺服放大器、前臂磁滯傳感器、前臂液壓伺服放大器、基座回轉(zhuǎn)編碼器、基座回轉(zhuǎn)液壓伺服放大器、手爪壓力傳感器、手爪液壓伺服放大器以及PC監(jiān)控器；

所述主操縱桿通過USB總線與PLC控制器連接；所述PLC控制器通過CAN總線與PC監(jiān)控器通信；所述大臂磁滯傳感器、大臂液壓伺服放大器、前臂磁滯傳感器、前臂液壓伺服放大器、基座回轉(zhuǎn)編碼器、基座回轉(zhuǎn)液壓伺服放大器、手爪壓力傳感器以及手爪液壓伺服放大器分別通過CAN總線與PLC控制器和PC監(jiān)控器通信。

進(jìn)一步地，所述主操縱桿包括：MCU控制器、USB通信單元、狀態(tài)切換按鍵、機(jī)械臂鎖定按鍵、手爪開合按鍵、X軸模擬電位計(jì)和Y軸模擬電位計(jì)；所述MCU控制器與USB通信單元、狀態(tài)切換按鍵、機(jī)械臂鎖定按鍵、手爪開合按鍵、X軸模擬電位計(jì)和Y軸模擬電位計(jì)分別連接。

進(jìn)一步地，所述MCU控制器通過USB通信單元與PLC控制器進(jìn)行通信。

進(jìn)一步地，所述CAN總線支持CANopen通信協(xié)議。

本實(shí)用新型的有益效果：

1.采用主從式的操作方式，操作直觀便捷，易于完成復(fù)雜的作業(yè)任務(wù)。

2.基于CANopen設(shè)計(jì)開發(fā)，數(shù)據(jù)傳輸穩(wěn)定，抗干擾能力強(qiáng)。

3.使用高精度的位移傳感器，提高了位置采樣的準(zhǔn)確性，實(shí)現(xiàn)了精確控制。

4.動(dòng)力系統(tǒng)采用液壓驅(qū)動(dòng)，減輕了系統(tǒng)重量，滿了絕緣性能。

5.PLC控制器的掃描周期在1ms以內(nèi)，提高了系統(tǒng)的響應(yīng)速度，保證系統(tǒng)穩(wěn)定工作。

附圖說明

圖1是本實(shí)用新型基于CANopen的主從式液壓機(jī)械臂控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是主操縱桿組成示意圖；

其中，1.主操縱桿，2.PLC控制器，3.大臂磁滯傳感器，4.大臂液壓伺服放大器，5.前臂磁滯傳感器，6.前臂液壓伺服放大器，7.基座回轉(zhuǎn)編碼器，8.基座回轉(zhuǎn)液壓伺服放大器，9.手爪壓力傳感器，10.手爪液壓伺服放大器，11.PC監(jiān)控器。

圖2中，12.MCU控制器、13.USB通信單元、14.狀態(tài)切換按鍵、15.機(jī)械臂鎖定按鍵、16.手爪開合按鍵、17.X軸模擬電位計(jì)和18.Y軸模擬電位計(jì)。

具體實(shí)施方式：

下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)說明：

一種基于CANopen的主從式液壓機(jī)械臂控制系統(tǒng)，包括：主操縱桿1、PLC控制器、大臂磁滯傳感器3、大臂液壓伺服放大器4、前臂磁滯傳感器5、前臂液壓伺服放大器6、基座回轉(zhuǎn)編碼器7、基座回轉(zhuǎn)液壓伺服放大器8、手爪壓力傳感器9、手爪液壓伺服放大器10以及PC監(jiān)控器11；

主操縱桿1通過USB總線與PLC控制器2連接，PLC控制器2、大臂磁滯傳感器3、大臂液壓伺服放大器4、前臂磁滯傳感器5、前臂液壓伺服放大器6、基座回轉(zhuǎn)編碼器7、基座回轉(zhuǎn)液壓伺服放大器8、手爪壓力傳感器9、手爪液壓伺服放大器10、PC監(jiān)控器11之間通過CAN總線連接，且均支持CANopen通信協(xié)議。

操縱桿由MCU控制器12、USB通信單元13、狀態(tài)切換按鍵14、機(jī)械臂鎖定按鍵15、手爪開合按鍵16、X軸模擬電位計(jì)17和Y軸模擬電位計(jì)18組成的。

MCU控制器12分別與USB通信單元13、狀態(tài)切換按鍵14、機(jī)械臂鎖定按鍵15、手爪開合按鍵16、X軸模擬電位計(jì)17和Y軸模擬電位計(jì)18連接。MCU控制器通過USB通信單元與PLC控制器進(jìn)行通信。

本實(shí)用新型基于CANopen的主從式液壓機(jī)械臂控制系統(tǒng)的具體實(shí)施過程如下：

MCU控制器12采集狀態(tài)切換按鍵14、機(jī)械臂鎖定按鍵15、手爪開合按鍵16的數(shù)字量數(shù)據(jù)和X軸模擬電位計(jì)17、Y軸模擬電位計(jì)18的模擬量數(shù)據(jù)，通過USB通信單元13發(fā)送給PLC控制器2。

PLC控制器2上電后，使用CAN總線通過CANopen協(xié)議向大臂液壓伺服放大器4、前臂液壓伺服放大器6和基座回轉(zhuǎn)液壓伺服放大器8發(fā)出控制指令，來驅(qū)動(dòng)液壓系統(tǒng)完成復(fù)位動(dòng)作；復(fù)位完成后PLC控制器2使用CAN總線通過CANopen協(xié)議讀取大臂磁滯傳感器3、前臂磁滯傳感器5、基座回轉(zhuǎn)編碼器7和手爪壓力傳感器9的數(shù)據(jù)，并通過USB總線接收主操縱桿1的運(yùn)動(dòng)控制指令，確定臂液壓伺服放大器4、前臂液壓伺服放大器6和基座回轉(zhuǎn)液壓伺服放大器8的驅(qū)動(dòng)參數(shù)，從而驅(qū)動(dòng)液壓系統(tǒng)完成相應(yīng)的動(dòng)作。

本實(shí)施例中，MCU控制器可以選用ST公司的STM32F103CBT6，也可以根據(jù)實(shí)際需要選擇其他型號(hào)的控制器。

PLC控制器選用基恩士公司的KV-NC32T系列控制器。

PC監(jiān)控器用于實(shí)時(shí)監(jiān)測主操縱桿1、PLC控制器2、大臂磁滯傳感器3、大臂液壓伺服放大器4、前臂磁滯傳感器5、前臂液壓伺服放大器6、基座回轉(zhuǎn)編碼器7、基座回轉(zhuǎn)液壓伺服放大器8、手爪壓力傳感器9和手爪液壓伺服放大器10的工作狀態(tài)。目前市場上的PC監(jiān)視器均能滿足要求。

上述雖然結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式進(jìn)行了描述，但并非對(duì)本實(shí)用新型保護(hù)范圍的限制，所屬領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明白，在本實(shí)用新型的技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本領(lǐng)域技術(shù)人員不需要付出創(chuàng)造性勞動(dòng)即可做出的各種修改或變形仍在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍以內(nèi)。