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機(jī)械臂關(guān)節(jié)的控制系統(tǒng)以及控制方法與流程

文檔序號(hào):11913648閱讀:來源:國知局

技術(shù)特征:

1.一種機(jī)械臂關(guān)節(jié)的控制系統(tǒng),所述控制系統(tǒng)包括減速機(jī)構(gòu)、控制器以及與所述控制器連接的增量式編碼器和旋轉(zhuǎn)電位器;

所述減速機(jī)構(gòu)包括輸入端和輸出端,所述減速機(jī)構(gòu)的輸出端與所述關(guān)節(jié)相連接,且所述減速機(jī)構(gòu)的輸出端與所述關(guān)節(jié)中任一可以被另一個(gè)驅(qū)動(dòng);

所述增量式編碼器用以根據(jù)所述減速機(jī)構(gòu)的輸入端的轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)輸出第一信號(hào)至所述控制器;

所述旋轉(zhuǎn)電位器用以根據(jù)所述減速機(jī)構(gòu)的輸出端的轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)輸出第二信號(hào)至所述控制器;

所述控制器根據(jù)所述第一信號(hào)和第二信號(hào)獲取上電時(shí)所述減速機(jī)構(gòu)的輸入端的絕對(duì)角度的精確值,并根據(jù)所述第一信號(hào)以及上電時(shí)所述減速機(jī)構(gòu)的輸入端的絕對(duì)角度的精確值,獲得上電后所述關(guān)節(jié)的絕對(duì)角度的精確值,以控制所述關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機(jī)械臂關(guān)節(jié)的控制系統(tǒng),其特征在于,所述第一信號(hào)包括所述增量式編碼器中A相、B相以及C相的脈沖信號(hào),所述控制器根據(jù)所述脈沖信號(hào)得到上電時(shí)所述減速機(jī)構(gòu)的輸入端的相對(duì)角度的精確值,所述第二信號(hào)包括所述旋轉(zhuǎn)電位器的電壓信號(hào),所述控制器根據(jù)所述電壓信號(hào)得到上電后所述減速機(jī)構(gòu)的輸出端的絕對(duì)角度的粗略值。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的機(jī)械臂關(guān)節(jié)的控制系統(tǒng),其特征在于,

所述控制器根據(jù)所述第一信號(hào)和第二信號(hào)獲取上電時(shí)所述減速機(jī)構(gòu)的輸入端的絕對(duì)角度的精確值的過程包括:

上電時(shí),所述控制器根據(jù)所述第二信號(hào)中所述旋轉(zhuǎn)電位器的電壓信號(hào)獲取上電時(shí)減速機(jī)構(gòu)的輸出端的絕對(duì)角度的粗略值;

上電后,所述減速機(jī)構(gòu)的輸入端轉(zhuǎn)動(dòng)至所述控制器接收到所述增量式編碼器的第一個(gè)C相脈沖信號(hào)時(shí),所述控制器根據(jù)此時(shí)的增量式編碼器的A相以及B相的脈沖信號(hào)以得到上電時(shí)增量式編碼器的C相偏轉(zhuǎn)角度;

然后,所述控制器根據(jù)所述上電時(shí)減速機(jī)構(gòu)的輸出端的絕對(duì)角度的粗略值、所述上電時(shí)增量式編碼器的C相偏轉(zhuǎn)角度以及減速機(jī)構(gòu)的減速比,獲取上電時(shí)所述減速機(jī)構(gòu)的輸入端的絕對(duì)角度的精確值。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的機(jī)械臂關(guān)節(jié)的控制系統(tǒng),其特征在于,

上電后所述減速機(jī)構(gòu)的輸入端的絕對(duì)角度的精確值的計(jì)算如下:

θH0=int(θL0*i/360°)*360°+Δθ0

其中,θH0為上電時(shí)所述減速機(jī)構(gòu)的輸入端的絕對(duì)角度的精確值,以角度制度量;int()為向下取整函數(shù);i為預(yù)設(shè)的減速機(jī)構(gòu)的減速比,且i為大于1的正數(shù);θL0為上電時(shí)所述減速機(jī)構(gòu)的輸出端的絕對(duì)角度的粗略值;Δθ0為上電時(shí)所述增量式編碼器的C相偏轉(zhuǎn)角度。

5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的機(jī)械臂關(guān)節(jié)的控制系統(tǒng),其特征在于,所述控制器根據(jù)上電時(shí)所述減速機(jī)構(gòu)的輸入端的絕對(duì)角度的精確值、所述增量式編碼器中A相以及B相的脈沖信號(hào),獲得上電后所述減速機(jī)構(gòu)的輸入端的絕對(duì)角度的精確值。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機(jī)械臂關(guān)節(jié)的控制系統(tǒng),其特征在于,所述減速機(jī)構(gòu)的輸入端為一主動(dòng)輪,所述減速機(jī)構(gòu)的輸出端為一從動(dòng)輪,所述主動(dòng)輪和從動(dòng)輪通過牽引體傳動(dòng)連接;所述從動(dòng)輪與所述關(guān)節(jié)同軸轉(zhuǎn)動(dòng)或通過一傳動(dòng)機(jī)構(gòu)連接,所述旋轉(zhuǎn)電位器與所述從動(dòng)輪同軸轉(zhuǎn)動(dòng);所述增量式編碼器與所述主動(dòng)輪同軸轉(zhuǎn)動(dòng)。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機(jī)械臂關(guān)節(jié)的控制系統(tǒng),其特征在于,所述控制系統(tǒng)還包括一驅(qū)動(dòng)電機(jī),所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)與減速機(jī)構(gòu)的輸入端機(jī)械連接,以驅(qū)動(dòng)減速機(jī)構(gòu)的輸入端轉(zhuǎn)動(dòng),所述控制器與驅(qū)動(dòng)電機(jī)電連接,以控制驅(qū)動(dòng)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)。

8.一種機(jī)械臂關(guān)節(jié)的控制方法,其特征在于,包括:

一增量式編碼器用以根據(jù)所述減速機(jī)構(gòu)的輸入端的轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)輸出第一信號(hào)至控制器;

一旋轉(zhuǎn)電位器用以根據(jù)所述減速機(jī)構(gòu)的輸出端的轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)輸出第二信號(hào)至所述控制器;

所述控制器根據(jù)所述第一信號(hào)和第二信號(hào)獲取上電時(shí)所述減速機(jī)構(gòu)的輸入端的絕對(duì)角度的精確值,并根據(jù)所述第一信號(hào)以及上電后所述減速機(jī)構(gòu)的輸入端的絕對(duì)角度的精確值,獲得上電后所述關(guān)節(jié)的絕對(duì)角度的精確值,以控制所述關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的機(jī)械臂關(guān)節(jié)的控制方法,其特征在于,所述第一信號(hào)包括所述增量式編碼器中A相、B相以及C相的脈沖信號(hào),所述控制器根據(jù)所述脈沖信號(hào)得到上電時(shí)所述減速機(jī)構(gòu)的輸入端的相對(duì)角度的精確值,所述第二信號(hào)包括所述旋轉(zhuǎn)電位器的電壓信號(hào),所述控制器根據(jù)所述電壓信號(hào)得到上電后所述減速機(jī)構(gòu)的輸出端的絕對(duì)角度的粗略值。

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的機(jī)械臂關(guān)節(jié)的控制方法,其特征在于,所述控制器根據(jù)所述第一信號(hào)和第二信號(hào)獲取上電時(shí)所述減速機(jī)構(gòu)的輸入端的絕對(duì)角度的精確值的過程包括:

上電時(shí),所述控制器根據(jù)所述第二信號(hào)中所述旋轉(zhuǎn)電位器的電壓信號(hào)獲取上電時(shí)所述減速機(jī)構(gòu)的輸出端的絕對(duì)角度的粗略值;

上電后,所述減速機(jī)構(gòu)的輸入端轉(zhuǎn)動(dòng)至所述控制器接收到所述增量式編碼器的第一次C相脈沖信號(hào)時(shí),所述控制器根據(jù)此時(shí)的增量式編碼器A相以及B相的脈沖信號(hào)以得到上電時(shí)增量式編碼器的C相偏轉(zhuǎn)角度;

然后,所述控制器根據(jù)所述上電時(shí)減速機(jī)構(gòu)的輸出端的絕對(duì)角度的粗略值、所述上電時(shí)增量式編碼器的C相偏轉(zhuǎn)角度以及預(yù)設(shè)的減速機(jī)構(gòu)的減速比,獲取上電時(shí)所述減速機(jī)構(gòu)的輸入端的絕對(duì)角度的精確值。

11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的機(jī)械臂關(guān)節(jié)的控制方法,其特征在于,

上電時(shí)所述減速機(jī)構(gòu)的輸入端的絕對(duì)角度的精確值的計(jì)算如下:

θH0=int(θL0*i/360°)*360°+Δθ0

其中,θH0為上電時(shí)所述減速機(jī)構(gòu)的輸入端的絕對(duì)角度的精確值,以角度制度量;int()為向下取整函數(shù);i為預(yù)設(shè)的減速機(jī)構(gòu)的減速比,且i為大于1的正數(shù);θL0為上電時(shí)所述減速機(jī)構(gòu)的輸出端的絕對(duì)角度的粗略值;Δθ0為上電時(shí)所述增量式編碼器的C相偏轉(zhuǎn)角度。

12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的機(jī)械臂關(guān)節(jié)的控制方法,其特征在于,所述控制器根據(jù)上電時(shí)所述減速機(jī)構(gòu)的輸入端的絕對(duì)角度的精確值、所述增量式編碼器中A相以及B相的脈沖信號(hào),獲得上電后所述減速機(jī)構(gòu)的輸入端的絕對(duì)角度的精確值。

13.根據(jù)權(quán)利要求9所述的機(jī)械臂關(guān)節(jié)的控制方法,其特征在于,所述控制方法還包括上電后校驗(yàn)增量式編碼器的步驟:

上電后,所述控制器根據(jù)所述第二信號(hào)獲取上電后所述減速機(jī)構(gòu)的輸出端的絕對(duì)角度的粗略值,并根據(jù)所述第一信號(hào)獲取所述增量式編碼器的A相以及B相的脈沖信號(hào),以及上電時(shí)所述減速機(jī)構(gòu)的輸入端的絕對(duì)角度的精確值以及預(yù)設(shè)的減速機(jī)構(gòu)的減速比,判斷所述控制系統(tǒng)是否工作正常。

14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的機(jī)械臂關(guān)節(jié)的控制方法,其特征在于,

判斷公式為|θHL*i|>360°,

其中,θL為上電后所述減速機(jī)構(gòu)的輸出端的絕對(duì)角度的粗略值,以角度制度量;θH為上電后所述減速機(jī)構(gòu)的輸入端的絕對(duì)角度的精確值,以角度制度量;θH為根據(jù)增量式編碼器的A相、B相的脈沖信號(hào)以及上電時(shí)所述減速機(jī)構(gòu)的輸入端的絕對(duì)角度的精確值得到;其中,

若滿足公式,則所述控制器判定所述控制系統(tǒng)工作不正常;

若不滿足公式,則所述控制器判定所述控制系統(tǒng)工作正常。

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