本發(fā)明涉及電機(jī)控制領(lǐng)域，特別是涉及一種監(jiān)聽系統(tǒng)及機(jī)械臂。

背景技術(shù)：

目前，在一些控制精度要求較高的設(shè)備中，電機(jī)控制通常采用閉環(huán)控制系統(tǒng)。這種控制系統(tǒng)一般通過驅(qū)動器采集編碼器的讀數(shù)信息，信息放大之后將通過rs485接口以差分信號的輸出方式上傳給控制器，并由控制器對反饋信息經(jīng)過分析、處理，給出下一步的運動指令。

然而，上述電機(jī)閉環(huán)控制系統(tǒng)中，信息的反饋周期長，實時性比較差；而且信息的傳輸效率較低，信息在轉(zhuǎn)換過程中容易出現(xiàn)誤差。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

基于此，有必要提供一種反饋信息傳輸效率高的監(jiān)聽系統(tǒng)及機(jī)械臂。

一種監(jiān)聽系統(tǒng)，包括伺服電機(jī)、驅(qū)動器、控制器及編碼器，其中：

所述編碼器安裝于伺服電機(jī)上，用于記錄伺服電機(jī)轉(zhuǎn)子運動的位置信息，并將所述位置信息反饋給驅(qū)動器；

所述控制器連接編碼器，用于實時監(jiān)聽所述編碼器的反饋信號，以獲取所述伺服電機(jī)轉(zhuǎn)子運動的位置信息，并控制驅(qū)動器驅(qū)動伺服電機(jī)轉(zhuǎn)子運動。

在其中一個實施例中，所述編碼器記錄所述伺服電機(jī)轉(zhuǎn)子運動的位置信息為絕對位置信息。

在其中一個實施例中，所述控制器包括監(jiān)聽單元和控制單元，所述監(jiān)聽單元包括監(jiān)聽電路；所述監(jiān)聽單元監(jiān)聽所述編碼器的反饋信號，并通過監(jiān)聽電路將所述反饋信號實時發(fā)送給控制單元；所述控制單元讀取所述反饋信號，并根據(jù)反饋信號輸出相應(yīng)的控制指令至所述驅(qū)動器。

在其中一個實施例中，所述監(jiān)聽單元還包括多個監(jiān)聽電路；所述多個監(jiān)聽電路分別用于獲取相應(yīng)的編碼器的反饋信號。

在其中一個實施例中，所述監(jiān)聽電路包括：穩(wěn)壓單元、濾波單元及信號收發(fā)單元；所述穩(wěn)壓單元接收所述反饋信號，并將反饋信號輸入至濾波單元；所述濾波單元與信號收發(fā)單元連接，用于將所述反饋信號濾波后輸入至信號收發(fā)單元；所述信號收發(fā)單元與所述控制單元連接，用于將所述反饋信號輸入至控制單元。

在其中一個實施例中，所述穩(wěn)壓單元包括兩個并聯(lián)的穩(wěn)壓二極管。

在其中一個實施例中，所述濾波單元為共模濾波器。

在其中一個實施例中，所述驅(qū)動器與編碼器雙向通訊，用于向編碼器發(fā)送詢問指令，并接收所述編碼器發(fā)送的反饋信號。

在其中一個實施例中，所述驅(qū)動器還用于接收所述控制器的控制指令，并根據(jù)所述控制指令及所述反饋信號，驅(qū)動伺服電機(jī)轉(zhuǎn)子運動到預(yù)設(shè)位置。

一種機(jī)械臂，所述機(jī)械臂包括上述的監(jiān)聽系統(tǒng)。

上述監(jiān)聽系統(tǒng)及機(jī)械臂，通過控制器監(jiān)聽編碼器的反饋信號，并直接獲取編碼器的反饋信息，進(jìn)而提高信息反饋的傳輸效率。

附圖說明

圖1為一實施例的監(jiān)聽系統(tǒng)模塊圖；

圖2為一實施例的控制器模塊圖；

圖3為一實施例的監(jiān)聽電路單元結(jié)構(gòu)圖；

圖4為一實施例的監(jiān)聽電路的電路原理圖；

圖5為一實施例的多個監(jiān)聽電路結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6為一實施例的具有監(jiān)聽功能的機(jī)械臂結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。相反地，提供這些實施例的目的是使對本發(fā)明的內(nèi)容公開更加透徹全面。

圖1為一實施例的監(jiān)聽系統(tǒng)，該監(jiān)聽系統(tǒng)包括伺服電機(jī)100、驅(qū)動器200、控制器300及編碼器400。其中，編碼器400安裝于伺服電機(jī)100上，用于記錄伺服電機(jī)轉(zhuǎn)子運動的位置信息，并將所述位置信息反饋給驅(qū)動器200?？刂破?00連接編碼器400，用于實時監(jiān)聽所述編碼器400的反饋信號，以獲取所述伺服電機(jī)轉(zhuǎn)子運動的位置信息，并控制驅(qū)動器200驅(qū)動伺服電機(jī)100的轉(zhuǎn)子運動。

本實施例中，一方面，控制器300通過監(jiān)聽獲取編碼器400的信息，不但可以縮短接收信息的時間，也減少了發(fā)送控制指令的時間間隔，從而整體上減少了系統(tǒng)控制所需的時間周期。另一方面，控制器300直接監(jiān)聽到的編碼器400的實時數(shù)據(jù)信息，以讀取伺服電機(jī)100的轉(zhuǎn)子實際位置信息，不會出現(xiàn)累積誤差(反饋信號經(jīng)驅(qū)動器200轉(zhuǎn)換出現(xiàn)的誤差)。

具體地，驅(qū)動器200與編碼器400雙向通訊，用于向編碼器400發(fā)送詢問指令，并接收所述編碼器400發(fā)送的反饋信號。

伺服電機(jī)100、驅(qū)動器200與編碼器400的其中一種交互方式例如為：伺服電機(jī)100、驅(qū)動器200和編碼器400構(gòu)成了第一閉環(huán)控制系統(tǒng)。在第一閉環(huán)控制系統(tǒng)中，編碼器400記錄伺服電機(jī)100的轉(zhuǎn)子位置或速度信息，但編碼器400不會主動將信息上傳或反饋給驅(qū)動器200，需要通過驅(qū)動器200向編碼器400發(fā)送詢問指令，編碼器400才把所記錄的信息上傳給驅(qū)動器200。驅(qū)動器200采集編碼器400的讀數(shù)信息，從而獲取伺服電機(jī)100的轉(zhuǎn)子位置或速度信息，并根據(jù)該信息確定伺服電機(jī)100的轉(zhuǎn)子當(dāng)前所處位置，及判斷伺服電機(jī)100的轉(zhuǎn)子是否可以運動到指定的位置。

進(jìn)一步地，驅(qū)動器200還用于接收控制器300的控制指令，并根據(jù)控制指令及反饋信號，驅(qū)動伺服電機(jī)100的轉(zhuǎn)子運動到預(yù)設(shè)位置。

伺服電機(jī)100、驅(qū)動器200、控制器300及編碼器400的其中一種交互方式例如為：伺服電機(jī)100、驅(qū)動器200、控制器300和編碼器400構(gòu)成了第二閉環(huán)控制系統(tǒng)。在第二閉環(huán)控制系統(tǒng)中，編碼器400的作用與第一閉環(huán)控制系統(tǒng)中的一樣，即，記錄伺服電機(jī)100的轉(zhuǎn)子運動狀態(tài)信息(包括位置信息和速度信息)，以及與驅(qū)動器200進(jìn)行雙向通訊(接收驅(qū)動器200發(fā)送的詢問指令和發(fā)送反饋信號至驅(qū)動器200)。而控制器300則與編碼器400進(jìn)行半雙工通訊，即，控制器300通過內(nèi)置的監(jiān)聽設(shè)備監(jiān)聽編碼器400與驅(qū)動器200的雙向通訊過程，在監(jiān)聽中過濾掉驅(qū)動器200下發(fā)給編碼器400的詢問指令，只監(jiān)聽編碼器400上傳的反饋信號(記錄伺服電機(jī)100的轉(zhuǎn)子的實時位置信息)。進(jìn)一步地，控制器300根據(jù)監(jiān)聽到的反饋信號向驅(qū)動器200發(fā)送相應(yīng)的控制指令，驅(qū)動器200接收控制指令，并驅(qū)動伺服電機(jī)100的轉(zhuǎn)子運動至指定位置。

具體地，編碼器400記錄伺服電機(jī)轉(zhuǎn)子運動的位置信息為絕對位置信息。即，控制器300實時監(jiān)聽編碼器400所記錄的絕對位置信息，可以確定伺服電機(jī)100的轉(zhuǎn)子的實際位置。

在其中一個實施例中，如圖2所示，控制器300包括監(jiān)聽單元310和控制單元320。其中，監(jiān)聽單元310監(jiān)聽編碼器400的反饋信號，并通過監(jiān)聽電路311將所述反饋信號實時發(fā)送給控制單元320。控制單元320讀取反饋信號，并根據(jù)反饋信號輸出相應(yīng)的控制指令至所述驅(qū)動器200。

具體地，如圖3所示，監(jiān)聽電路311包括：穩(wěn)壓單元10、濾波單元11及信號收發(fā)單元12。其中，穩(wěn)壓單元10接收反饋信號，并將反饋信號輸入至濾波單元11。濾波單元11與信號收發(fā)單元12連接，用于將反饋信號濾波后輸入至信號收發(fā)單元12。信號收發(fā)單元12與所述控制單元320連接，用于將所述反饋信號輸入至控制單元320。

進(jìn)一步地，如圖4所示，穩(wěn)壓單元10包括兩個并聯(lián)的穩(wěn)壓二極管d1和d2，其中，穩(wěn)壓二極管d1和d2的并聯(lián)電路的一端接地，另一端連接濾波單元11。濾波單元11為一個共模濾波器，共模濾波器由電感l(wèi)1、l2以及鐵芯組成。電感l(wèi)1的一端接穩(wěn)壓單元10中的穩(wěn)壓二極管d1，電感l(wèi)2的一端接穩(wěn)壓單元10中的穩(wěn)壓二極管d2；電感l(wèi)1和l2的另一端連接信號收發(fā)單元12。信號收發(fā)單元12由芯片max3085組成，用于接收和發(fā)送數(shù)據(jù)。其中，芯片max3085包括接收輸入端a和b、接地端gnd、電源端vcc、接收輸出端r、發(fā)送使能端de、接收使能端re及發(fā)送數(shù)據(jù)輸入端d。具體地，接收輸入端a連接濾波單元11中的電感l(wèi)1，接收輸入端b連接濾波單元11中的電感l(wèi)2；電源端vcc輸入5v電壓；接收輸出端r、發(fā)送使能端de、接收使能端re及發(fā)送數(shù)據(jù)輸入端d分別連接控制單元320，且輸入3.3v電壓。

在其中一個實施例中，監(jiān)聽單元310還包括多個監(jiān)聽電路311；多個監(jiān)聽電路311分別用于獲取相應(yīng)的編碼器400的反饋信號。

具體地，如圖5所示，監(jiān)聽單元310包括4個監(jiān)聽電路，分別為第一監(jiān)聽電路、第二監(jiān)聽電路、第三監(jiān)聽電路和第四監(jiān)聽電路，并且4個監(jiān)聽電路分別對應(yīng)第一編碼器、第二編碼器、第三編碼器和第四編碼器。其中，第一編碼器、第二編碼器、第三編碼器和第四編碼器分別安裝于四軸機(jī)械臂中，且每個編碼器記錄相應(yīng)伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)子位置信息。當(dāng)編碼器向驅(qū)動器反饋轉(zhuǎn)子位置信息時，上述監(jiān)聽電路分別獲取相應(yīng)的編碼器的反饋信號，并輸入至控制單元320。

本發(fā)明還提供一種機(jī)械臂，該機(jī)械臂包括上述的監(jiān)聽系統(tǒng)。

具體地，如圖6所示，上述機(jī)械臂為四軸機(jī)械臂，該四軸機(jī)械臂分為第一軸機(jī)械臂21、第二軸機(jī)械臂22、第三軸機(jī)械臂23和第四機(jī)械臂24。其中，第一機(jī)軸械臂21設(shè)有第一伺服電機(jī)和第一編碼器，第一伺服電機(jī)連接第一驅(qū)動器，第一編碼器分別連接第一驅(qū)動器和監(jiān)聽單元310中的第一監(jiān)聽電路，并且第一驅(qū)動器還與第一監(jiān)聽電路連接。此外，監(jiān)聽單元310與控制單元320連接，用于將監(jiān)聽到的反饋信息輸入控制單元320?？梢岳斫獾模诙S機(jī)械臂22、第三軸機(jī)械臂23、第四軸機(jī)械臂24與第一軸機(jī)械臂21具有相同的監(jiān)聽系統(tǒng)，這里就不贅述了。

進(jìn)一步地，控制單元320還與顯示屏500連接，顯示屏500用于顯示控制單元320監(jiān)聽到的反饋信號。例如，四個機(jī)械臂在運動過程中各軸的伺服電機(jī)在不斷運動，安裝在伺服電機(jī)上的編碼器反饋的數(shù)據(jù)也一直在變化，通過顯示屏500可以實時顯示變化的數(shù)據(jù)，以及變化趨勢。同時，四軸機(jī)械臂的四個伺服電機(jī)的編碼器反饋數(shù)據(jù)也可以從驅(qū)動器中讀取。通過對比顯示屏上顯示的數(shù)據(jù)和驅(qū)動器中讀取的數(shù)據(jù)，可以進(jìn)一步確認(rèn)反饋信息的準(zhǔn)確性，從而提高控制的精確度。

以上所述實施例的各技術(shù)特征可以進(jìn)行任意的組合，為使描述簡潔，未對上述實施例中的各個技術(shù)特征所有可能的組合都進(jìn)行描述，然而，只要這些技術(shù)特征的組合不存在矛盾，都應(yīng)當(dāng)認(rèn)為是本說明書記載的范圍。

以上所述實施例僅表達(dá)了本發(fā)明的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并不能因此而理解為對發(fā)明專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。因此，本發(fā)明專利的保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。