專利名稱：數(shù)字化舵機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種舵機(jī)，特別涉及一種控制運(yùn)動載體的由自動 化控制的數(shù)字舵機(jī)，屬于自動化控制領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
一般控制運(yùn)動載體轉(zhuǎn)向和方向的多為手動裝置，這種手動裝置已 不能適應(yīng)當(dāng)前自動化控制的發(fā)展方向。為了使運(yùn)動載體實現(xiàn)自動化控 制，發(fā)明適用于自動化控制的數(shù)字化舵機(jī)十分必要。
發(fā)明內(nèi)容
本實用新型的目的就在于提供一種適用于控制運(yùn)動載體的由自 動化控制的數(shù)字化舵機(jī)。該數(shù)字化舵機(jī)取代了傳統(tǒng)的控制運(yùn)動載體的 轉(zhuǎn)向和方向的手動裝置或手動機(jī)構(gòu)，改為由數(shù)字化無刷直流電機(jī)驅(qū)動 器、限位機(jī)構(gòu)、無刷直流電機(jī)、減速齒輪組、動作執(zhí)行機(jī)構(gòu)等組成的 數(shù)字化舵機(jī)來代替。該數(shù)字化舵機(jī)的運(yùn)用，實現(xiàn)了一種不需要人操作 的、安全的、高效的、新型的動作執(zhí)行系統(tǒng)即舵機(jī)系統(tǒng)，該數(shù)字化舵 機(jī)可用于機(jī)器人的無人控制、靈活型機(jī)器手控制、數(shù)控機(jī)床控制、無 人駕駛車輛的控制等自動化控制領(lǐng)域。
本實用新型的目的是通過下述技術(shù)方案實現(xiàn)的 本實用新型的代替?zhèn)鹘y(tǒng)的手動裝置或機(jī)構(gòu)的數(shù)字化舵機(jī)，包括數(shù) 字化無刷直流電機(jī)驅(qū)動器、限位機(jī)構(gòu)、無刷直流電機(jī)、減速齒輪組及 動作執(zhí)行機(jī)構(gòu)等。無刷直流電機(jī)與減速齒輪組為一體化設(shè)計，其輸出 軸與動作執(zhí)行機(jī)構(gòu)連接，驅(qū)動動作執(zhí)行機(jī)構(gòu)執(zhí)行相應(yīng)動作。限位機(jī)構(gòu) 由光電擋板和以光電開關(guān)為主要元件構(gòu)成的光電電路板組成。光電擋 板固定安裝在要求控制運(yùn)轉(zhuǎn)角度范圍的動作執(zhí)行機(jī)構(gòu)上，光電電路板 與數(shù)字化無刷直流電機(jī)驅(qū)動器電氣連接。無刷直流電機(jī)與數(shù)字化無刷 直流電機(jī)驅(qū)動器電氣連接。數(shù)字化無刷直流電機(jī)驅(qū)動器通過電氣連接
的無刷直流電機(jī)傳感器線判定無刷直流電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)，通過連接的 電機(jī)輸出線控制無刷直流電機(jī)的運(yùn)行。
數(shù)字化無刷直流電機(jī)驅(qū)動器是由主控部分、功率驅(qū)動、電機(jī)驅(qū)動、 電流取樣反饋電路，通訊部分組成。主控部分釆用單片機(jī)，單片機(jī)通 過功率驅(qū)動進(jìn)一步驅(qū)動電機(jī)驅(qū)動，從而驅(qū)動電機(jī)運(yùn)行。外部控制指令 的輸入與電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)的用戶反饋有兩種方式 一種是通過其他主控 制器傳輸給單片機(jī)，并把電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)參數(shù)及時反饋，另一種通過
RS232串行通訊(亦可選用RS485通訊)直接傳輸給單片機(jī)，并把電 機(jī)運(yùn)行狀態(tài)參數(shù)及時反饋。電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)參數(shù)的收集由單片機(jī)完成。 電流取樣反饋電路通過對當(dāng)前電機(jī)運(yùn)行電流的檢測，經(jīng)單片機(jī)內(nèi)部處 理后調(diào)節(jié)與控制電機(jī)的運(yùn)行。 有益效果
m本實用新型替代了傳統(tǒng)的控制運(yùn)動載體轉(zhuǎn)向和方向的手動 裝置或機(jī)構(gòu)；
(2) 本實用新型使轉(zhuǎn)向、方向以及速度的控制實現(xiàn)了數(shù)字化、 指令化，既能實現(xiàn)運(yùn)動載體轉(zhuǎn)向、方向以及速度等狀態(tài)的精確控制；
(3) 本實用新型還具有很強(qiáng)大人機(jī)交互接口，指令化的操作， 用戶使用極其方便；
(4) 本實用新型的獨(dú)立性強(qiáng)，能自成一個獨(dú)立控制系統(tǒng)，采用 了模塊化的設(shè)計思想，可開發(fā)性和擴(kuò)展性強(qiáng)；
(5) 本實用新型具有電機(jī)運(yùn)行電流的及時反饋、調(diào)節(jié)和控制功 能，有效的保護(hù)了電機(jī)、電機(jī)驅(qū)動器以及運(yùn)動載體。
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附閨諷明


圖1是本實用新型總體結(jié)構(gòu)示意圖2是本實用新型的限位機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖3是本實用新型的限位機(jī)構(gòu)在實施例中的安裝位置示意圖； 圖4是本實用新型的電氣原理框圖5是本實用新型數(shù)字化無刷直流電機(jī)驅(qū)動器的程序流程圖中1-無刷直流電機(jī)、2-減速齒輪組、3-輸出軸、4-數(shù)字化無
刷直流電機(jī)驅(qū)動器、5-動作執(zhí)行機(jī)構(gòu)、6-限位機(jī)構(gòu)、7-安裝基座、8-光電開關(guān)、9-光電擋板、10-螺釘。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖和實施例對本實用新型作進(jìn)一步說明。 如圖1所示，本實用新型主要由無刷直流電機(jī)1、減速齒輪組2、 數(shù)字化無刷直流電機(jī)驅(qū)動器4、動作執(zhí)行機(jī)構(gòu)5及限位機(jī)構(gòu)6組成。 無刷直流電機(jī)1與減速齒輪組2為一體化設(shè)計，通過螺釘10與安裝 基座7固定連接，其輸出軸3與動作執(zhí)行機(jī)構(gòu)5固定連接，作為執(zhí)行 機(jī)構(gòu)5的驅(qū)動力。限位機(jī)構(gòu)6固定安裝在要求控制運(yùn)轉(zhuǎn)角度范圍的動 作執(zhí)行機(jī)構(gòu)5上。無刷直流電機(jī)1與數(shù)字化無刷直流電機(jī)驅(qū)動器4通 過電機(jī)傳感器線和電機(jī)繞組線電氣連接。數(shù)字化無刷直流電機(jī)驅(qū)動器 4通過電機(jī)傳感器線判定無刷直流電機(jī)1的運(yùn)行狀態(tài)，通過連接的電 機(jī)繞組線控制無刷直流電機(jī)1的運(yùn)行。限位機(jī)構(gòu)6通過限位信號線與 無刷直流電機(jī)驅(qū)動器4電氣連接，為數(shù)字化無刷直流電機(jī)驅(qū)動器4提 供動作執(zhí)行機(jī)構(gòu)5的邊界位置信號。在如圖1所示的實施例中，動作 執(zhí)行機(jī)構(gòu)5與減速齒輪組2之間直接連接，減速齒輪組2直接驅(qū)動動 作執(zhí)行機(jī)構(gòu)5的拉繩，而在實際運(yùn)用中，動作執(zhí)行機(jī)構(gòu)5與減速齒輪 組2之間亦可通過其他機(jī)構(gòu)連接(如蝸輪蝸桿連接)，再與動作執(zhí)行 機(jī)構(gòu)5連接，作為動作執(zhí)行機(jī)構(gòu)5的驅(qū)動力。無刷直流電機(jī)1通過減 速齒輪組2增加驅(qū)動倍率，然后傳給動作執(zhí)行機(jī)構(gòu)5，直至被限位為 止。
如圖2、圖3所示，限位機(jī)構(gòu)6由光電擋板9和以光電開關(guān)為主 要元件構(gòu)成的光電電路板8組成。光電擋板9固定安裝在要求控制運(yùn) 轉(zhuǎn)角度范圍的動作執(zhí)行機(jī)構(gòu)5上，光電電路板與數(shù)字化無刷直流電機(jī) 驅(qū)動器4電氣連接。光電開關(guān)的位置與光電擋板9的位置相對應(yīng)，光 電擋板9的中線與光電開關(guān)的卡口的中線大致重合，光電擋板9轉(zhuǎn)動 時，其擋片可以遮擋與放開光電開關(guān)的發(fā)射與接收口。當(dāng)光電擋板9
轉(zhuǎn)動時，光電擋板9將通過光電開關(guān)，每通過一次，光電開關(guān)會發(fā)出 一次電信號，信號傳到數(shù)字化無刷直流電機(jī)驅(qū)動器4，數(shù)字化無刷直 流電機(jī)驅(qū)動器4計算直流無刷電機(jī)1轉(zhuǎn)動的運(yùn)動位置，進(jìn)而精確控制 直流無刷電機(jī)1的工作，亦即控制動作執(zhí)行機(jī)構(gòu)5的精確工作。
如圖4所示，數(shù)字化無刷直流電機(jī)驅(qū)動器4是由主控部分、功率 驅(qū)動、電機(jī)驅(qū)動、電流取樣反饋電路，通訊部分等組成。它的主控部 分采用單片機(jī)，單片機(jī)通過功率驅(qū)動進(jìn)一步驅(qū)動電機(jī)驅(qū)動，從而驅(qū)動 電機(jī)運(yùn)行。外部控制指令的輸入與電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)的用戶反饋有兩種方 式 一種是通過其他主控制器傳輸給單片機(jī)，并把電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)參數(shù) 及時反饋，另一種通過RS232串行通訊(亦可選用RS485通訊)直接 傳輸給單片機(jī)，并把電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)參數(shù)及時反饋。電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)參數(shù) 的收集由單片機(jī)完成。電流取樣反饋電路通過對當(dāng)前電機(jī)運(yùn)行電流的 檢測，經(jīng)單片機(jī)內(nèi)部處理后調(diào)節(jié)與控制電機(jī)的運(yùn)行。
圖5為本實用新型數(shù)字化無刷直流電機(jī)驅(qū)動器的程序流程圖，如 圖l、圖5所示，當(dāng)該發(fā)明上電運(yùn)行時，先進(jìn)行單片機(jī)初始化，接著 會自動的進(jìn)行一次位置檢測(即動作復(fù)位)，動作復(fù)位時，無刷直流 電機(jī)驅(qū)動器4驅(qū)動動作執(zhí)行機(jī)構(gòu)5運(yùn)行，通過限位機(jī)構(gòu)6判定運(yùn)行的 極限位置，并由單片機(jī)記錄并處理。當(dāng)無刷直流電機(jī)驅(qū)動器4接收到 運(yùn)行指令后，先由單片機(jī)進(jìn)行命令解析并處理分配，按照處理優(yōu)先級 進(jìn)行排序處理。如是動作執(zhí)行命令，單片機(jī)在通過限位機(jī)構(gòu)6記錄的 極限位置進(jìn)行判斷是否超出了設(shè)定的極限位置或計算是否執(zhí)行到位 后，從而做出繼續(xù)執(zhí)行動作程序或停止工作的判斷。
權(quán)利要求1、一種數(shù)字化舵機(jī)，它主要由無刷直流電機(jī)(1)、減速齒輪組(2)、數(shù)字化無刷直流電機(jī)驅(qū)動器(4)、動作執(zhí)行機(jī)構(gòu)(5)及限位機(jī)構(gòu)(6)組成，其特征在于無刷直流電機(jī)(1)與減速齒輪組(2)為一體化設(shè)計，通過螺釘(10)與安裝基座(7)固定連接，其輸出軸(3)與動作執(zhí)行機(jī)構(gòu)(5)固定連接，作為執(zhí)行機(jī)構(gòu)(5)的驅(qū)動力；限位機(jī)構(gòu)(6)固定安裝在要求控制運(yùn)轉(zhuǎn)角度范圍的動作執(zhí)行機(jī)構(gòu)(5)上；無刷直流電機(jī)(1)與數(shù)字化無刷直流電機(jī)驅(qū)動器(4)通過電機(jī)傳感器線和電機(jī)繞組線電氣連接；數(shù)字化無刷直流電機(jī)驅(qū)動器(4)通過電機(jī)傳感器線判定無刷直流電機(jī)(1)的運(yùn)行狀態(tài)，通過與其連接的電機(jī)傳感器線和電機(jī)繞組線控制無刷直流電機(jī)(1)的運(yùn)行；動作執(zhí)行機(jī)構(gòu)(5)與減速齒輪組(2)之間直接連接，減速齒輪組(2)直接驅(qū)動動作執(zhí)行機(jī)構(gòu)(5)的拉繩，無刷直流電機(jī)(1)通過減速齒輪組(2)增加驅(qū)動倍率，然后傳給動作執(zhí)行機(jī)構(gòu)(5)，直至被限位為止。
2、 如權(quán)利要求1所述的一種數(shù)字化舵機(jī)，其特征在于限位機(jī) 構(gòu)(6)固定安裝在要求控制運(yùn)轉(zhuǎn)角度范圍的動作執(zhí)行機(jī)構(gòu)上，為數(shù) 字化無刷直流電機(jī)驅(qū)動器(4)提供動作執(zhí)行機(jī)構(gòu)的邊界位置信號， 信號傳給數(shù)字化無刷直流電機(jī)驅(qū)動器(4)，數(shù)字化無刷直流電機(jī)驅(qū)動 器(4)根據(jù)所傳來的信號計算直流無刷電機(jī)(1)轉(zhuǎn)動的運(yùn)動位置， 進(jìn)而精確控制直流無刷電機(jī)(1)的工作，亦即控制動作執(zhí)行機(jī)構(gòu)的 精確工作。
3、 如權(quán)利要求1所述的一種數(shù)字化舵機(jī)，其特征在于數(shù)字化 無刷直流電機(jī)驅(qū)動器(4)是由主控部分、功率驅(qū)動、電機(jī)驅(qū)動、電 流取樣反饋電路，通訊部分等組成；它的主控部分采用單片機(jī)，單片 機(jī)通過功率驅(qū)動進(jìn)一步驅(qū)動電機(jī)驅(qū)動，從而驅(qū)動電機(jī)運(yùn)行；外部控制 指令的輸入與電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)的用戶反饋有兩種方式 一種是通過其他主控制器傳輸給單片機(jī)，并把電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)參數(shù)及時反饋，另一種通過RS232串行通訊直接傳輸給單片機(jī)，并把電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)參數(shù)及時反饋，電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)參數(shù)的收集由單片機(jī)完成；電流取樣反饋電路通過對當(dāng)前電機(jī)運(yùn)行電流的檢測，經(jīng)單片機(jī)內(nèi)部處—理后調(diào)節(jié)與控制電機(jī)的 運(yùn)行。
專利摘要本實用新型涉及一種舵機(jī)，特別涉及一種控制運(yùn)動載體的由自動化控制的數(shù)字舵機(jī)，屬于自動化控制領(lǐng)域。本實用新型是由數(shù)字化無刷直流電機(jī)驅(qū)動器、限位機(jī)構(gòu)、無刷直流電機(jī)、減速齒輪組、動作執(zhí)行機(jī)構(gòu)等組成。數(shù)字舵機(jī)留有標(biāo)準(zhǔn)的RS-232和標(biāo)準(zhǔn)的RS-485接口，能夠高效、快捷、穩(wěn)定的與上位機(jī)或主控制系統(tǒng)進(jìn)行通訊連接，接收數(shù)字化命令并執(zhí)行。舵機(jī)的輸出軸旋轉(zhuǎn)角度范圍可通過限位機(jī)構(gòu)來限制。該數(shù)字舵機(jī)可以應(yīng)用于機(jī)器人的無人控制、靈活型機(jī)器手控制、數(shù)控機(jī)床控制、無人駕駛車輛的控制等自動化控制領(lǐng)域。
文檔編號H02P6/08GK201177774SQ20082007917
公開日2009年1月7日 申請日期2008年2月25日 優(yōu)先權(quán)日2008年2月25日
發(fā)明者吳江峰, 周成林, 王振波, 懿 葛, 鄧宏彬, 高志兵 申請人:湖北漢丹機(jī)電有限公司