高压带电作业机器人主从式液压机械臂系统

摘要

本发明涉及一种高压带电作业机器人主从式液压机械臂系统，它包括液压油源、机械臂本体、液压伺服驱动器、光纤、主手控制器、主手、手持终端等。所述机械臂本体分别与液压伺服驱动器和液压油源相连，液压伺服驱动器与主手控制器相连，主手控制器与主手相连，主手与手持终端相连，液压伺服驱动器和主手控制器分别与电源相连。本发明处理速度快、成本低、性能稳定可靠。

主权项

一种高压带电作业机器人主从式液压机械臂系统，它包括液压油源、机械臂、液压伺服驱动器、光纤、主手控制器、主手、手持终端以及电源；所述机械臂通过控制总线、电源总线以及位置信号总线与液压伺服驱动器连接，通过回油管和进油管与液压油源连接；液压伺服驱动器通过光纤与主手控制器通信；主手控制器通过控制总线、电源总线、状态信号总线与主手连接；主手通过状态信号总线、指令信号总线与手持终端相连；液压伺服驱动器和主手控制器还分别与电源相连，其特征是，所述主手控制器包括微处理器II，微处理器II的数据总线、地址总线、控制总线与A/D转换器I的数据总线、地址总线、控制总线相连；A/D转换器I与主手每个关节转轴处的电位器相连；微处理器II与串口接收发送器II连接，串口接收发送器II通过光纤与液压伺服驱动器通信； 所述液压伺服驱动器包括微处理器III，微处理器III的数据总线、地址总线、控制总线与A/D转换器II的数据总线、地址总线、控制总线相连，微处理器III的数据总线、时钟总线与D/A转换器的数据总线、时钟总线相连；A/D转换器II与机械臂每个关节转轴处的电位器连接；D/A转换器与液压放大器连接； 液压放大器与若干相应的伺服阀连接，每个伺服阀与相应的一个液压缸连接，各液压缸输出轴与机械臂连接； 所述主手为6自由度主手，其上的每个关节转轴处均带有电位器，主手上带有手爪锁定按钮、腕部旋转摇杆、腕部模式选择按钮、停止/复位按钮、手爪开合按钮、液压开关按钮；在主手的底座面板上带若干LED指示灯；主手包括大臂、小臂，大臂下端设有大臂俯仰轴，上端设有小臂俯仰轴，大臂俯仰轴设置在阀板上，大臂俯仰轴处还设有液压缸；阀板设置在腰部回转轴上，提供腰部回转、大臂俯仰和小臂俯仰运动； 小臂部分包括依次设置的腕部俯仰轴、腕部摇摆轴、腕部旋转轴，提供腕部俯仰、腕部摇摆和腕部旋转的运动；主手还带有自平衡模块，并且各关节安装可调阻尼；主手上的各按钮、传感器通过控制总线、状态信号总线与主手控制器通信，将主手运动传递给机械臂，机械臂跟随主手的运动； 所述机械臂是7自由度机械臂，分为上臂和前臂两个基本部分；上臂部分包括下端的大臂俯仰轴、上端的小臂俯仰轴，大臂俯仰轴设置在阀板上，大臂俯仰轴处还设有液压缸；阀板设置在腰部回转轴上，提供腰部回转、大臂俯仰和小 臂俯仰的运动； 前臂部分包括依次设置的腕部俯仰轴、腕部摇摆轴、腕部旋转轴，提供腕部俯仰、腕部摇摆和腕部旋转的运动； 机械臂各关节的运动通过相应的液压执行器来执行；每个执行器由一个相应的液压伺服阀来控制；除了液压伺服阀，还增加了减压阀和电磁阀；电磁阀用来开关液压源；外部油液压力不能超过3000PSI；阀板上设有控制单元通过控制总线与液压伺服驱动器连接，上臂和前臂上的电位器通过位置信号总线与液压伺服驱动器连接，液压伺服驱动器通过电源总线供电； 操作者操作主手运动，主手控制器采集主手电位器的位置信息并实时地将位置信息发送给机械臂控制器，机械臂控制器通过对主手的位置跟踪来完成机械臂的运动；另一方面机械臂在运动过程中由电位器检测到的位置信息也通过光纤通信反馈给主手控制器，主手控制器再将该位置信息发送给手持终端，供显示。