[实用新型]二自由度机械手控制实验仪

说明书

技术领域

本实用新型属于教学实验仪器领域，特别涉及一种二自由度机械手控制实验仪。 

背景技术

机械手控制实验仪是一种以步进电动机或舵机为主要控制对象的受控实验设备，主要是用于各大专院校电气自动化等相关专业学生学习，掌握步进电动机或舵机的启动精确定位、转速控制等试验与培训。 

机械手控制实验仪具有多种形式，包括四自由度的圆柱坐标机械手、三自由度多关节机械手和二自由度的直角坐标机械手等，每个自由度分别由步进电动机或舵机驱动，通过可编程序控制器或计算机通过相应的控制卡对其实施控制。 

现有的二自由度机械手控制实验仪，通常是由单片机或者555定时电路模块通过控制产生不同频率、不同占空比的方波，从而控制机械手的移动和夹持。当二自由度机械手控制实验仪采用555定时电路模块控制时，由于555定时电路模块的固有特性，产生的方波波形不稳定、抖动大，机械手运动不平稳，控制精度低。 

实用新型内容

为此，本实用新型所要解决的技术问题在于现有技术的二自由度机械手控制实验仪采用555定时电路模块控制时产生的方波波形不稳定、抖动大，机械手运动不平稳，控制精度低的问题，而提供一种方波波形稳定，机械手运动平稳，控制精度高的二自由度机械手控制实验仪。 

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下： 

一种二自由度机械手控制实验仪，包括实验仪本体以及与所述实验仪器本体电连接、并由所述实验仪本体控制的机械手,所述实验仪本体内部设置有： 

控制模块，控制所述二自由度机械手控制实验仪的运行，驱动所述机械手运动； 

供电模块，为所述二自由度机械手控制实验仪提供电源； 

所述控制模块包括555定时电路模块，所述555定时电路模块的信号输出端与施密特触发器的信号输入端电连接，所述施密特触发器的信号输出端与比较器的信号输入端电连接，所述比较器的信号输出端与放大器的信号输入端电连接，所述放大器的信号输出端与所述舵机的信号输入端电连接，以使所述555定时电路模块控制所述机械手运动。 

上述二自由度机械手控制实验仪中，所述555定时电路模块包括四个阻值可调的电位器。 

上述二自由度机械手控制实验仪中，所述舵机的旋转角度为0～180°，所述舵机的驱动电压为4.8～6V。 

上述二自由度机械手控制实验仪中，所述舵机的驱动电压为5V时，转速为0.15s/60°。 

上述二自由度机械手控制实验仪中，所述控制模块还具有程序升级接口。 

上述二自由度机械手控制实验仪中，所述程序升级接口为航空插头式接口。 

上述二自由度机械手控制实验仪中，所述实验仪本体的外部具有控制面板。 

上述二自由度机械手控制实验仪中，还包括显示所述二自由度机械手控制实验仪工作状态的显示模块，所述显示模块与所述放大器的信号输出 端电连接；所述控制面板上设置有显示屏。 

本实用新型的上述技术方案相比现有技术具有以下优点： 

（1）本实用新型提供的二自由度机械手控制实验仪，包括实验仪本体以及与实验仪器本体电连接、并由实验仪本体控制的机械手，实验仪本体内部设置有控制模块和供电模块；其中控制模块包括555定时电路，555定时电路模块的信号输出端与施密特触发器的信号输入端电连接，施密特触发器的信号输出端与比较器的信号输入端电连接，比较器信号输出端与放大器的信号输入端电连接，放大器的信号输出端与机械手的舵机的信号输入端电连接。经过施密特触发器、比较器和放大器对555定时电路模块产生波形的整形，方波波形稳定，抖动很小，机械手运动平稳，控制精度高。 

（2）本实用新型提供的二自由度机械手控制实验仪，其中控制模块还集成有单片机，通过单片机或555定时电路对机械手进行左右移和抓紧放松的控制，可用来模拟工业机械手的操作模式，使操作人员更容易理解工业的机械化操作，同时加深对555定时电路的使用以及比较器、放大器、译码器应用电路的理解，并且初步认识单片机编程的应用，可用于数字电路、模拟电路、单片机基础教学的使用，而且将机械用途的机械手等比简单的做成模型，同时采用两轴机械手更加接近于工业机械化，采用两种控制方式，使本实用新型的实验仪可应用于多种课程设计。 

（3）本实用新型提供的二自由度机械手控制实验仪，控制模块还具有程序升级接口，将程序升级接口引出，使得后期设备程序的更新、操作人员对程序的改写都非常方便，只需要用一个简单电路就可以更新程序而不需要任何仿真下载器，也不需要将设备拆开，并且将插口设计成航空插头的模式，大大提高了升级接口的稳定性以及安全性。