(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211162536.4 (22)申请日 2022.09.23 (71)申请人 淮阴工学院 地址 223003 江苏省淮安市经济技 术开发 区枚乘东路1号 (72)发明人 艾米尔　管薪　袁藤　肖绍章　 (74)专利代理 机构 南京苏高专利商标事务所 (普通合伙) 32204 专利代理师 沈丹 (51)Int.Cl. B25J 9/16(2006.01) (54)发明名称 一种可移植机 械臂控制系统及控制方法 (57)摘要 本发明公开了一种可移植机械臂控制系统 及控制方法， 包括单板计算机、 RS2 32交流器、 ROS 模块、 机械臂开关、 闭环步进驱动器、 LCD屏幕和 机械臂控制模块； 所述单板计算机通过RS232交 流器连接闭环 步进驱动器， 闭环 步进驱动器连接 机械臂， 单板计算机向闭环步进驱动器发送控制 指令， 进而控制机械臂的运动， 同时， 单板计算机 还接受并处理闭环步进驱动器获取的机械臂运 动信息和位置信息， 并对信息进行存储， 实现单 板计算机和闭环步进驱动器 之间的数据交流； 所 述单板计算机还与LCD屏幕连接， 将单板计算机 中的所有信息通过GUI界面显示。 本发明实现了 仅通过一种控制系统来实现对多个机械臂的控 制， 降低工业 生产成本 。 权利要求书1页 说明书5页 附图8页 CN 115383746 A 2022.11.25 CN 115383746 A 1.一种可移植机械臂控制系统， 其特征在于： 包括单板计算机、 RS232交流器、 闭环步进 驱动器、 LCD屏幕、 ROS模块和机械臂控制模块； 所述单板计算机通过RS232交流器连接闭环 步进驱动器， 闭环 步进驱动器连接机械臂， 单板计算机向闭环步进驱动器发送控制指 令， 进 而控制机械臂的运动， 同时， 单板计算机还接受并处理闭环步进驱动器输出 的机械臂运动 信息和位置信息， 并对信息进行存储； 闭环步进所述单板计算机还与LCD屏幕连接， 将单板 计算机中的所有信息通过GUI界面显示。 2.根据权利要求1所述的可移植机械臂控制系统， 其特征在于： 所述闭环步进驱动器包 括步进电机和闭环PCBA板， 步进电机给机械臂提供动力实现机械臂运转； 所述闭环PCBA板 实时监控步进电机运 转角度及位置， 并显示在闭环PCBA板的屏幕上。 3.根据权利要求1所述的可移植机械臂控制系统， 其特征在于： 所述机械臂控制模块与 ROS模块连接， ROS模块连接远程计算机， 远程计算机通过ROS模块对机械臂发送控制指令， 以及获取机 械臂的工作信息和关节位置信息 。 4.根据权利要求1所述的可移植机械臂控制系统， 其特征在于： 所述机械臂控制模块与 机械臂开关连接， 用以控制机 械臂开关的启停。 5.根据权利要求1所述的可移植机械臂控制系统， 其特征在于： 还包括电压转换器， 所 述电压转换器分别连接单板计算机和闭环步进驱动器， 用于将电源电压转换为各部件所需 电压。 6.一种可移植机械臂控制系统的控制方法， 其特征在于， 该控制方法应用于权利要求1 所述的可移植机 械臂控制系统， 所述控制方法包括以下步骤： (1)启动机械臂控制模块， 所述机械臂控制模块与机械臂开关和 ROS模块相连接， 判断 闭环步进驱动器是否通过RS232交流器连接单板计算机， 寻找并确认所连接的单板计算机 接口； (2)确认各接口连接正确后， 进行端口选择， 若端口选择错误则返回， 进一步的， 根据需 要运转的轨迹， 通过闭环PCBA板对机 械臂运转模式进行配置； (3)步进电机配置完成后， 通过RS232交流器将数据输入单板计算机， 单板计算机根据 读取的参数信息进行初始化； (4)进入整个GUI界面选择机 械臂需要运 转的模式； (5)在GUI配置界面中写入步进电机运转角度的参数， 进一步的， 参数写入后， 对所有步 进电机进行运 转展示； (6)当机械臂运转轨迹符合需要的运 转轨迹， 对所有步进电机运 转角度参数进行保存。 7.根据权利要求6所述的可移植机械臂控制系统的控制方法， 其特征在于： 步骤(4)中， 在运行机械臂 时， 需要对机械臂运转进行运转模式选择， 选择机械臂运转模式为正向运动 学机械臂或逆运动学机 械臂。 8.根据权利要求6所述的可移植机械臂控制系统的控制方法， 其特征在于： 步骤(5)中， 在展示关节运转数据之前， 先确定 关节的当前所在位置， 确定 关节参数是否修改； 若修改则 先进行更新， 在运行关节运 转数据后， 也需实时对关节位置进行 更新。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115383746 A 2一种可移 植机械臂控制系统及控制方 法 技术领域 [0001]本发明涉及机械臂软件控制系统的开发， 具体涉及一种可移植机械臂控制系统及 控制方法。 背景技术 [0002]机械臂的产生主要是为了应对恶劣的工作环境， 取代人工而存在的， 机械臂大多 采用逆运行学控制， 但本文采取逆运动学和正向运动学两种控制方法。 采用单板计算机作 为控制核心， 通过RS232连接闭环步进驱动器进行控制机 械臂运转。 [0003]随着科学技术的发展， 机械臂的使用更加普及， 从太空飞船上到化工工厂， 从农业 生产到家庭辅助。 机械臂有着稳定以及精确的运转方式， 可以经受高温， 有毒的工作环境， 逐步取代人工劳动力， 保证工人健康的同时， 也将有限的人力资源投入在更富有创造性的 工作中。 目前， 机械臂作为机器人的一种类型， 主广泛应用于工业生产中使用， 但是由于机 械臂制作种类的繁多， 在机械臂使用过程中， 需要对不同的机械臂使用不同的操作系统， 极 大的提高了 工业生产的成本 。 [0004]公开号为CN1110 15695B的中国发明专利中公开了机械臂调零方法、 装置及桌面级 机械臂， 该方案对于 关节位置确认所使用的为加速度确认方法， 但该方案存在以下缺陷:该 专利通过加速度信息对机械臂进 行不断调整归零的方法， 但是当机械臂夹爪抓取不同的重 物后， 加速度容易受到被抓取重物本身质量的影响， 造成加速度的变化， 使得机械臂转动超 过预期位置， 从而影响调零的准确性。 [0005]公开号为CN217210631U的中国实用新型专利公开了一种机械臂标定装置以及机 械臂控制系统， 该方案使用千分表来确定机械臂的位置， 但该方案存在以下缺陷:该专利通 过使用千分表对机械臂位置进行确定， 虽然对机械臂所在位置判断更加精确， 但是无法进 行远程查看机械臂各个关节所在位置， 无法在机械臂执行任务后再次使用所得到的关节转 动角度信息， 不便 于后期的机 械臂重复任务时使用。 [0006]为解决这种无法让多种机械臂使用同一种控制系统的情况， 因此提出一种可移植 机械臂控制系统以解决这类问题。 发明内容： [0007]发明目的： 本发明的目的在于提供一种可移植机械臂控制系统及控制 方法， 实现 只通过一种控制系统来控制多个机 械臂的运动。 [0008]技术方案： 本 发明的可移植机械臂控制系统， 包括单板计算机、 RS232交流器、 闭环 步进驱动器、 LCD屏幕和机械臂控制模块； 所述单板计算机通过RS232交流器连接闭环PCBA 板， 单板计算机向闭环PCBA板发送控制指令， 进而控制步进电机运转， 同时， 单板计算机还 接受并处理闭环PCBA板获取的步进电机运动信息和位置信息， 并对信息进行存储， 实现单 板计算机和闭环步进驱动器之 间的数据交流； 所述单板计算机还与LCD屏幕连接， 将单板计 算机中的所有信息通过GUI界面显示；说　明　书 1/5 页 3 CN 115383746 A 3