机器人集成夹具用阀岛的制作方法

1.本发明涉及阀岛技术领域，具体涉及一种机器人集成夹具用阀岛。


背景技术：

2.scara机器人作为一种应用于装配作业的机器人手臂，配合吸附（抓取）的末端机器人夹具，可实现物料快速上料、组装、搬运，其主要在水平平面内进行执行操作。scara机器人的旋转关节和垂直关节使得机器手臂能够沿着x轴和y轴进行平移运动，并且能够进行旋转和垂直运动，从而实现复杂的装配、点焊、搬运和组装等任务，其在一个特定方向上具有柔顺性或柔性，通常是沿垂直轴线方向。这意味着机器人可以在此方向上具有一定的弯曲或弹性，从而能够适应不同工作场景下的装配和操作需求。
3.目前市面上使用的scara机器人夹具，特别是多夹爪机器人夹具存在夹具气管、布线多，布局繁琐等问题，过多气管与电线通过波纹管走线，存在波纹管断裂、干涉等诸多问题。


技术实现要素：

4.针对现有技术的不足，本发明提供了一种机器人集成夹具用阀岛，该阀岛通过主气路板的设计，将电控阀气路与电路集成到一起，减少气管使用，解决了以往多夹爪机器人夹具气管多，布线多，走线繁琐凌乱的问题。
5.为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种机器人集成夹具用阀岛，包括输入插接模块、中继插头模块、集成总线模块和输出插接模块，其中：所述输入插接模块引脚与中继插头模块引脚连接，并均与集成总线模块连接；所述输出插接模块引脚与集成总线模块引脚连接；所述集成总线模块包括mcu处理单元，数字量输入单元，数字量输出单元，通讯单元和电源管理单元，其中：所述mcu处理单元通过can/rs485总线通讯单元的控制电路与外部can/rs485接口进行信号交互，经过mcu处理单元的处理将信号分配至数字量输入单元和数字量输出单元；所述数字量输入单元与mcu处理单元引脚连接，使mcu处理单元可读取输入信号，所述输入信号包括npn或pnp；所述数字量输出单元与mcu处理单元引脚连接，用于接收mcu处理单元传递的输出信号，所述输出信号包括npn或pnp；所述电源管理单元用于向mcu处理单元及ic供电。
6.进一步地，还包括调试验证单元，所述调试验证单元用于与mcu处理模块连接，以使用调试器来调试和验证mcu的功能，观察程序执行过程中的变量、寄存器状态和执行流程，并进行单步执行、断点设置。
7.进一步地，所述数字量输入单元采用双极性光电耦合器隔离，将输入端信号与输出端信号之间的电气连接断开，以提高抗干扰性和可靠性。
8.进一步地，所述数字量输出单元采用无极性photo mos继电器隔离输出，将输入端和输出端之间的电气连接断开，以阻止输入信号源和mcu之间的地线干扰、电压峰值、电流干扰和电气噪声的传递。
9.进一步地，所述输入插接模块为若干个mini型接插件，每个所述mini型接插件均设置有三个引脚，包括电源正极引脚，电源负极引脚和信号引脚。
10.进一步地，所述mini型接插件为插拔式弹簧接插件。
11.进一步地，所述输出插接模块为若干组焊接的pin针，用于连接电磁阀，每组所述pin针包括两个引脚。
12.进一步地，所述mini型接插件，pin针和集成电路的布局相同，接口功能定义相同。
13.进一步地，所述电源管理单元向mcu处理单元及ic供电时将dc24v降压为3.3v和5v并稳压。
14.本发明具有以下有益效果：本发明包括mcu处理单元，数字量输入单元，数字量输出单元和通讯单元，其中数字量输入单元用于与mcu处理单元连接，使mcu处理单元可读取输入单元的状态信息，进行输入信号npn或pnp的选择；其中数字量输出单元用于与mcu处理单元连接，进行输出信号npn或pnp的选择。解决了以往多夹爪机器人夹具气管多，布线多，走线繁琐凌乱的问题，通过主气路板的设计，将电控阀气路与电路集成到一起，减少气管使用；通过一根高柔线缆与主气管一起走机器人内部，取消波纹管结构，实现高度集成，实现在产品取放、组装、搬运等多场景下快速应用。
15.当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
附图说明
16.图1为本发明集成总线远程输入输出模块功能图；图2为本发明提供的一种io信号分配板图；图3为本发明提供的另一种io信号分配板图。
实施方式
17.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
18.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“开孔”、“上”、“下”、“厚度”、“顶”、“中”、“长度”、“内”、“四周”等指示方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的组件或元件必须具有特定的方位，以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
19.请参阅图1，本发明实施例提供了一种机器人集成夹具用阀岛，该阀岛可作为scara机器人集成夹具用阀岛的标准模块使用。
20.该阀岛包括输入插接模块、中继插头模块、集成总线模块和输出插接模块，其中输入插接模块引脚与中继插头模块引脚连接，并均与集成总线模块连接；输出插接模块引脚与集成总线模块引脚连接。集成总线模块包括mcu处理单元，数字量输入单元，数字量输出单元，通讯单元和电源管理单元。其中mcu处理单元通过can/rs485总线通讯单元的控制电路与外部can/rs485接口进行信号交互，经过mcu处理单元的处理将信号分配至数字量输入
单元和数字量输出单元；数字量输入单元与mcu处理单元引脚连接，使mcu处理单元可读取输入信号，输入信号包括npn或pnp；数字量输出单元与mcu处理单元引脚连接，用于接收mcu处理单元传递的输出信号，输出信号包括npn或pnp。电源管理单元用于向mcu处理单元及ic供电，电源管理单元向mcu处理单元及ic供电时将dc24v降压为3.3v和5v并稳压。
21.mcu处理单元通过can/rs485总线通讯单元的控制电路与外部can/rs485接口进行信号交互，经过mcu的处理将信号分配至数字量输入单元和数字量输出单元，通过接收传感器数据和用户输入，使通讯单元与外部设备或上位机进行数据交换和远程控制。数字量输入单元与mcu处理单元连接，使mcu处理单元可读取输入模块的状态信息，进行输入信号npn或pnp的选择。通过读取数字量输入单元的状态，mcu可以实时监测外部设备或传感器的状态；可具有多个输入通道，通过连接到mcu上，可以扩展mcu的输入通道数量，使其能够同时监测和处理多个外部设备或传感器的状态。数字量输出单元用于与mcu处理单元连接，进行输出信号npn或pnp的选择。通过控制数字量输出单元的状态变化，mcu可以触发特定的事件或操作，可以用于控制其他设备、执行某个过程或触发其他系统操作；具有多个输出通道，通过连接到mcu上，可以扩展mcu的输出通道数量，使其能够同时控制多个外部设备。
22.具体地，本实施方案中还包括调试验证单元。该调试验证单元用于与mcu处理模块连接，以使用调试器来调试和验证mcu的功能，观察程序执行过程中的变量、寄存器状态和执行流程，并进行单步执行、断点设置。此外，本实施方案中调试验证单元还可以用于将程序烧录到mcu的非易失性存储器中，实现程序的加载和更新，可以执行自动化的测试程序，对mcu进行功能测试、性能测试、信号测试和电气测试等，以确保产品的质量和一致性。
23.总线型模块在集成电路板基础上增加基于单片机与can/rs485总线通讯的控制电路，外部设备通过can/rs485接口与模块的单片机进行信号交互，经过单片机的处理将信号分配至各输入输出接口上。
24.由于采用的是通讯型的模式，故只需要少量的电缆即可实现，减少电缆的芯数与电缆的尺寸，更容易在机器人上进行布置具体地，在本实施方案中，数字量输入单元采用双极性光电耦合器隔离，其能够实现电气隔离，将输入端信号与输出端信号之间的电气连接断开，可以有效地隔离输入信号源和mcu之间的地线干扰、电压峰值、电流干扰和电气噪声，以提高抗干扰性和可靠性。此外，该双极性光电耦合器通过光学元件将输入信号转换为光信号，然后再转换回电信号，可以防止输入端的电气干扰或过电压传递到mcu端，从而保护mcu免受潜在的损害。
25.具体地，在本实施方案中，数字量输出单元采用无极性photomos继电器隔离输出来实现电气隔离。其将输入端和输出端之间的电气连接断开，这种隔离设计能够有效的阻止输入信号源和mcu之间的地线干扰、电压峰值、电流干扰和电气噪声的传递，从而提高系统的抗干扰性和可靠性。此外，无极性photomos继电器具有快速响应的特点，能够在微秒级别切换状态，使得数字量输入模块能够实时响应输入信号的变化，并快速将变化后的信号传递给mcu。
26.具体的，输入插接模块为若干个mini型插拔式弹簧接插件，每个mini型插拔式弹簧接插件均设置有三个引脚，包括电源正极引脚，电源负极引脚和信号引脚。输出插接模块为若干组焊接的pin针，用于连接电磁阀，每组pin针包括两个引脚，mini型接插件，pin针和集成电路的布局相同，接口功能定义相同。
27.本实施方案中，如图2所示，集成电路板电气连接的功能，是外部i/o信号卡信号通过电缆与20pin/24pin接插件连接至集成电路板4v，通过电路板的信号分配，将输入信号分配至插拔式的接插件上与传感器连接，输出信号分配至焊接的pin针上直接与电磁阀的接口装配连接。输入接插件采用mini型插拔式弹簧接插件，分别配置在模块两侧，每个连接器为3pin，分别为电源+，电源-，以及信号s，输出接插件采用焊接的pin针，用于连接电磁阀，每组pin针2个，配置数量为8组。
28.当然在另一个实施例中，如图3所示，集成电路板电气连接的功能，是外部i/o信号卡信号通过电缆与20pin/24pin接插件连接至集成电路板6v。通过电路板的信号分配，将输入信号分配至插拔式的接插件上与传感器连接，输出信号分配至焊接的pin针上直接与电磁阀的接口装配连接，输入接插件采用mini型插拔式弹簧接插件，分别配置在模块两侧，每个连接器为3pin，分别为电源+，电源-，以及信号s，输出接插件采用焊接的pin针，用于连接电磁阀，每组pin针2个，配置数量为12组。
29.集成总线模块上还可以连接发光二极管和电阻，用于在通电启动时，进行指示。
30.需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
31.以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

技术特征：
1.一种机器人集成夹具用阀岛，其特征在于，包括输入插接模块、中继插头模块、集成总线模块和输出插接模块，其中：所述输入插接模块引脚与中继插头模块引脚连接，并均与集成总线模块连接；所述输出插接模块引脚与集成总线模块引脚连接；所述集成总线模块包括mcu处理单元，数字量输入单元，数字量输出单元，通讯单元和电源管理单元，其中：所述mcu处理单元通过can/rs485总线通讯单元的控制电路与外部can/rs485接口进行信号交互，经过mcu处理单元的处理将信号分配至数字量输入单元和数字量输出单元；所述数字量输入单元与mcu处理单元引脚连接，使mcu处理单元可读取输入信号，所述输入信号包括npn或pnp；所述数字量输出单元与mcu处理单元引脚连接，用于接收mcu处理单元传递的输出信号，所述输出信号包括npn或pnp；所述电源管理单元用于向mcu处理单元及ic供电。2.根据权利要求1所述的机器人集成夹具用阀岛，其特征在于，还包括调试验证单元，所述调试验证单元用于与mcu处理单元连接，以使用调试器来调试和验证mcu处理单元的功能，观察程序执行过程中的变量、寄存器状态和执行流程，并进行单步执行、断点设置。3.根据权利要求2所述的机器人集成夹具用阀岛，其特征在于：所述数字量输入单元采用双极性光电耦合器隔离，将输入端信号与输出端信号之间的电气连接断开，以提高抗干扰性和可靠性。4.根据权利要求3所述的机器人集成夹具用阀岛，其特征在于：所述数字量输出单元采用无极性photo mos继电器隔离输出，将输入端和输出端之间的电气连接断开，以阻止输入信号源和mcu处理单元之间的地线干扰、电压峰值、电流干扰和电气噪声的传递。5.根据权利要求4所述的机器人集成夹具用阀岛，其特征在于：所述输入插接模块为若干个mini型接插件，每个所述mini型接插件均设置有三个引脚，包括电源正极引脚，电源负极引脚和信号引脚。6.根据权利要求5所述的机器人集成夹具用阀岛，其特征在于：所述mini型接插件为插拔式弹簧接插件。7.根据权利要求6所述的机器人集成夹具用阀岛，其特征在于：所述输出插接模块为若干组焊接的pin针，用于连接电磁阀，每组所述pin针包括两个引脚。8.根据权利要求7所述的机器人集成夹具用阀岛，其特征在于：所述mini型接插件，pin针和集成电路的布局相同，接口功能定义相同。9.根据权利要求1所述的机器人集成夹具用阀岛，其特征在于：所述电源管理单元向mcu处理单元及ic供电时将dc24v降压为3.3v和5v并稳压。

技术总结
本发明公开了一种机器人集成夹具用阀岛，涉及阀岛技术领域。该阀岛包括MCU处理单元，数字量输入单元，数字量输出单元和通讯单元，其中数字量输入单元与MCU处理单元连接，使MCU处理单元可读取输入单元的状态信息，进行输入信号NPN或PNP的选择；其中数字量输出单元与MCU处理单元连接，进行输出信号NPN或PNP的选择，解决了以往多夹爪机器人夹具气管多，布线多，走线繁琐凌乱的问题，通过主气路板的设计，将电控阀气路与电路集成到一起，减少气管使用，实现了高度集成，及在产品取放、组装等多场景下的快速应用。下的快速应用。下的快速应用。


技术研发人员：刘先炜 卢赛赛 谭敏
受保护的技术使用者：江苏新惕姆智能装备有限公司
技术研发日：2023.07.17
技术公布日：2023/8/16