[发明专利]一种基于WIFI的可重构人机协作机械臂系统

说明书

技术领域

本发明涉及机器人领域，具体涉及一种基于WIFI的可重构人机协作机械臂系统。

背景技术

纵观空间机械臂国内外的发展现状，关节作为机械臂的核心，一般均采用模块化设计理念，中空走线的方式，实现机械、控制、电气的高度集成。此外，由于空间在轨服务任务的多样性和复杂性，促进了可重构机械臂的发展，传统的机械臂都是基于某一功能研制，模块与模块之间无法更换，只能完成单一的在轨任务，成本较高，周期长，采用可重构的机械臂通过变换构型来完成不同的工作是一种现实的方法。可重构机械臂在模块化机械臂的基础上发展而来，通过模块与模块之间的重新组合，来完成不同的工作任务。可重构机械臂各关节之间，机械臂之间可以根据实际环境和操作要求实现快速重构。成本较高，周期长；且传统的空间机械臂内部电缆线繁多，各部件之间的接口关系复杂不易更换，导致空间机械臂的可靠性、安全性和可维护性极差。再一方面，采用zigbee、蓝牙等技术进行机械臂通信控制，其带宽低，传输速率较慢。

综上，因此该技术有必要进行改进。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种能解决传统空间机械臂功能单一、模块与模块之间无法更换、内部繁杂冗余的电缆走线的无线通信可重构人机协作机械臂。

本发明所采用的技术方案是：

本发明提供一种基于WIFI的可重构人机协作机械臂系统，包括关节、可重构接口和臂杆，所述关节与可重构接口之间通过可重构接口主动端的止口固定连接，所述臂杆与可重构接口之间通过可重构接口被动端的止口固定连接；所述系统还包括智能终端、WIFI通信模块、关节伺服控制器、传感器信号采集模块、电机驱动模块和关节电机，所述智能终端通过WIFI通信模块与关节伺服控制器连接；所述关节伺服控制器的输出端与所述电机驱动模块连接，所述电机驱动模块的输出端与关节电机连接；所述传感器信号采集模块的输出端与所述关节伺服控制器的输入端连接。

作为该技术方案的改进，所述系统还包括外部存储器，所述关节伺服控制器的输出端与外部存储器的输入端连接。

作为该技术方案的改进，所述系统还包括电源模块，所述电源模块的输出端与外部存储器的输入端连接。

作为该技术方案的改进，所述传感器信号采集模块包括电流采样、编码器信号采样。

进一步地，所述传感器信号采集模块还包括六维力传感器、关节力矩传感器、温度传感器。

进一步地，所述关节伺服控制器采用 ARM 作为处理器。

进一步地，所述智能终端包括PC。

进一步地，所述机械臂通过所述六维力传感器和关节力矩传感器做柔顺控制。

本发明的有益效果是：本发明提供的基于WIFI的可重构人机协作机械臂系统，其通过机械臂模块之间的重构和无线通信的应用，从而丰富机械臂的功能以及布局布线的简洁。采用可重构的机械臂通过变换构型来完成不同的工作；本发明采用无线通信，有利于控制系统的快速重构，采用WIFI作为机械臂内无线通信的方式，可以实现数据稳定的发送。使用WIFI输出图像和数据速率均能满足要求，WIFI的安全机制通过加以改造可以获得很高的安全级别；且采用可重构空间机械臂的快换接口，用于实现模块之间的快速更换，用于重组构型。机械臂的可重构接口不仅能够实现模块之间的机械连接，通过可重构接口中心的航空插头，可实现模块之间的电连接。

附图说明

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明：

图1是本发明的无线通信可重构人机协作机械臂的第一实施例的机械臂无线控制系统示意图；

图2是本发明的无线通信可重构人机协作机械臂的第二实施例的机械臂结构示意图；

图3是本发明的无线通信可重构人机协作机械臂的第三实施例的关节控制原理图；

图4是本发明的机械臂关节的第四实施例的控制软件流程图；

图5是本发明的第五实施例的刚性臂控制器系统框图；

图6是本发明的第六实施例的机械臂无线控制系统示意图；

图7是本发明的第七实施例的电机控制示意图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。