過載保護系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】一種過載保護系統(tǒng)，包括驅(qū)動器、中央處理器及扭矩比較器。該中央處理器預先對驅(qū)動器在正常狀態(tài)下輸出的一個時間周期的若干時間點輸出的實際扭矩值進行采樣，并將該一個時間周期分成若干等長時間段，并在各個等長時間段對應的多個采樣扭矩值中分別選取一參考扭矩值后加上一預設的扭矩余量作為相應時間段的保護扭矩值，以計算出一個時間周期的保護扭矩值。使用時，該扭矩比較器實時偵測該驅(qū)動器輸出的實際扭矩值，并實時地將偵測到的實際扭矩值與相應時間點的保護扭矩值進行同步比較而得到一比較結(jié)果。該中央處理器根據(jù)該比較結(jié)果判斷是否發(fā)生過載。本發(fā)明的過載保護系統(tǒng)采用跟隨式的保護扭矩值來實現(xiàn)實時跟隨保護功能，可有效發(fā)揮過載保護的功能。
【專利說明】過載保護系統(tǒng)

【技術(shù)領域】
[0001] 本發(fā)明涉及機器人過載保護【技術(shù)領域】，尤其涉及一種過載保護系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002] 機器人在工作過程中，由驅(qū)動器，例如電機輸出電壓驅(qū)動馬達轉(zhuǎn)動，從而帶動機器 人運動。當機器人發(fā)生意外撞擊，例如工作人員疏忽而闖進機器人的運動范圍內(nèi)而與機器 人相撞時，由于驅(qū)動器仍然持續(xù)驅(qū)動馬達轉(zhuǎn)動，則會導致驅(qū)動器輸出的扭矩過大，使馬達過 載而被損壞，從而帶來不必要的經(jīng)濟損失，并可能造成危險事故的發(fā)生。如圖1所示，目 前常用的一種過載保護方法是采用固定值保護模式，即預先設定一個固定值作為保護扭矩 值，并偵測驅(qū)動器在各個時刻輸出的實際扭矩值是否超過該保護扭矩值，從而判斷是否有 過載事件發(fā)生。然而，由于該預先設定的保護扭矩值是一個固定值，適應性較差，當機器人 運動速度較慢時，由于正向扭矩較小，若有撞擊事件發(fā)生時，其反向扭矩也較小，因此需要 較長的時間或在撞擊程度較為嚴重時才能偵測到過載的發(fā)生。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 有鑒于此，有必要提供一種可有效的進行異常檢測的過載保護系統(tǒng)。
[0004] 一種過載保護系統(tǒng)，包括一驅(qū)動器、中央處理器、至少一個數(shù)模轉(zhuǎn)換器、及至少一 個扭矩比較器，該驅(qū)動器用于連續(xù)輸出扭矩以驅(qū)動一馬達轉(zhuǎn)動，從而帶動一機器人運動。該 中央處理器與該驅(qū)動器連接，用于預先對該驅(qū)動器在正常狀態(tài)下輸出的一個時間周期長度 的若干個時間點輸出的實際扭矩值進行采樣，以獲得該一個時間周期長度的若干個時間點 的采樣扭矩值。該中央處理器進一步將該一個時間周期分成若干個等長時間段，并在各個 等長時間段對應的多個采樣扭矩值中選取一參考扭矩值，并將該參考扭矩值加上一預先設 定的扭矩余量作為相應時間段的保護扭矩值，從而計算出該一個時間周期長度的保護扭矩 值。該中央處理器還與該數(shù)模轉(zhuǎn)換器連接，該扭矩比較器與該驅(qū)動器、該中央處理器及該數(shù) 模轉(zhuǎn)換器連接。使用時，該扭矩比較器實時偵測該驅(qū)動器輸出的實際扭矩值，該中央處理器 將該一個時間周期長度的保護扭矩值同步輸出至該數(shù)模轉(zhuǎn)換器中，該數(shù)模轉(zhuǎn)換器將該保護 扭矩值進行數(shù)模轉(zhuǎn)換后同步輸出至該扭矩比較器中，該扭矩比較器實時地將偵測到的實際 扭矩值與相應時間點的保護扭矩值進行同步比較而得到一比較結(jié)果，并將該比較結(jié)果輸出 至該中央處理器中；該中央處理器進一步用于根據(jù)該比較結(jié)果判斷是否發(fā)生過載。
[0005] 本發(fā)明的過載保護系統(tǒng)采用跟隨式的保護扭矩值來實現(xiàn)實時跟隨保護功能，可有 效發(fā)揮過載保護的功能，且能避免實際扭矩與保護扭矩之間因硬體元件取樣時間微小誤差 造成的誤報警之情形，并在檢測到發(fā)生過載后，在極短的時間內(nèi)控制高速運動的機器人停 止運動，從而有效地避免了意外的發(fā)生。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0006] 圖1為現(xiàn)有技術(shù)中的一種過載保護方法的扭矩值波形圖。
[0007] 圖2為本發(fā)明中的一種過載保護系統(tǒng)的硬件原理圖。
[0008] 圖3為圖2中的一種過載保護方法的扭矩值波形圖。
[0009] 圖4為本發(fā)明中正常狀態(tài)下的扭矩曲線跟隨效果測試結(jié)果示意圖。
[0010] 圖5為本發(fā)明中發(fā)生過載報警的測試結(jié)果示意圖。
[0011] 主要元件符號說明

【權(quán)利要求】
1. 一種過載保護系統(tǒng)，包括一驅(qū)動器、中央處理器、至少一個數(shù)模轉(zhuǎn)換器、及至少一個 扭矩比較器，該驅(qū)動器用于連續(xù)輸出扭矩以驅(qū)動一馬達轉(zhuǎn)動，從而帶動一機器人運動，其特 征在于： 該中央處理器與該驅(qū)動器連接，用于預先對該驅(qū)動器在正常狀態(tài)下輸出的一個時間周 期長度的若干個時間點輸出的實際扭矩值進行采樣，以獲得該一個時間周期長度的若干個 時間點的采樣扭矩值；該中央處理器進一步將該一個時間周期分成若干個等長時間段，并 在各個等長時間段對應的多個采樣扭矩值中選取一參考扭矩值，并將該參考扭矩值加上一 預先設定的扭矩余量作為相應時間段的保護扭矩值，從而計算出該一個時間周期長度的保 護扭矩值； 該中央處理器還與該數(shù)模轉(zhuǎn)換器連接，該扭矩比較器與該驅(qū)動器、該中央處理器及該 數(shù)模轉(zhuǎn)換器連接； 使用時，該扭矩比較器實時偵測該驅(qū)動器輸出的實際扭矩值，該中央處理器將該一個 時間周期長度的保護扭矩值同步輸出至該數(shù)模轉(zhuǎn)換器中，該數(shù)模轉(zhuǎn)換器將該保護扭矩值進 行數(shù)模轉(zhuǎn)換后同步輸出至該扭矩比較器中，該扭矩比較器實時地將偵測到的實際扭矩值與 相應時間點的保護扭矩值進行同步比較而得到一比較結(jié)果，并將該比較結(jié)果輸出至該中央 處理器中；該中央處理器進一步用于根據(jù)該比較結(jié)果判斷是否發(fā)生過載。
2. 如權(quán)利要求1所述的過載保護系統(tǒng)，其特征在于，各個等長時間段的參考扭矩值的 取值為對應時間段的多個采樣扭矩值的平均扭矩值、中間扭矩值及最大扭矩值中的一個。
3. 如權(quán)利要求2所述的過載保護系統(tǒng)，其特征在于，該中央處理器在該比較結(jié)果為偵 測到的實際扭矩值大于相應時間點的保護扭矩值時，判斷發(fā)生過載。
4. 如權(quán)利要求3所述的過載保護系統(tǒng)，其特征在于，還包括一急?？刂齐娐?，該中央處 理器在判斷發(fā)生過載時觸發(fā)該急?？刂齐娐房刂圃擈?qū)動器停止運轉(zhuǎn)，從而使機器人停止運 動或減速。
5. 如權(quán)利要求1所述的過載保護系統(tǒng)，其特征在于，該驅(qū)動器為6軸或6軸以下的驅(qū)動 器。
【文檔編號】H02H7/085GK104518483SQ201310444361
【公開日】2015年4月15日 申請日期:2013年9月26日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月26日
【發(fā)明者】彭及浪 申請人:鴻富錦精密工業(yè)（深圳）有限公司, 鴻海精密工業(yè)股份有限公司