超步自调整方法、运动控制部件、机器人技术

本发明专利技术公开了一种超步自调整方法，应用于运动控制部件，所述运动控制部件包括有控制部、驱动部，所述控制部，用于根据控制参数产生控制波形；所述驱动部，用于根据所述控制波形产生驱动电流、驱动运动部件运动；所述方法包括：实时检测驱动部产生的驱动能力指示值SG；当检测到驱动能力指示值SG超过一个驱动能力指示阈值SG0，调整驱动能力指示下限值SGmin、使驱动能力指示下限值SGmin大于当前驱动能力指示值SG；当驱动部检测到调整后的驱动能力指示下限值SGmin大于当前驱动能力指示值SG，提高所述驱动电流，使所述驱动能力指示值SG下降。本发明专利技术既延长了运动部件的使用寿命，又解决了超步的问题。

Such self adjustment method, and robot motion control components

The invention discloses a superledge self adjustment method, is applied to the control unit, the motion control part comprises a control unit, drive unit, the control unit for generating control parameter according to the waveform control; the driving unit, according to the control waveform generating drive current, driving parts are in motion; the method includes driving ability of real-time detection of driver generated indicator SG; when the detected driving capacity indicator SG more than one drive capability indicator threshold SG0, adjust the driving ability of the lower limit value SGmin, indicating the driving ability indicating the lower limit value SGmin is greater than the current driving capability indicator SG; when the driver detected driving ability after adjustment for indicating the lower limit value SGmin is greater than the current driving capability indicator SG, improve the drive current, the drive capability indicator SG decreased. The invention prolongs the service life of moving parts, and solve such problems.

【技术实现步骤摘要】
超步自调整方法、运动控制部件、机器人
本专利技术涉及运动控制领域，具体涉及一种超步自调整方法、一种具有超步自调整功能的运动控制部件、一种机器人。
技术介绍
在运动控制领域，电机等运动部件是实现运动控制的核心部件，比如机器人的运行就需要电机配合丝杠或减速器等作为运动执行部件来带动机器人运动。以电机配合减速器为例，电机配合减速器是机械臂(或称为机械手、多轴机器人、多关节机器人等)的主要运动执行部件，多轴机器人主要是根据预定的路线从一个初始位置夹取目标物体到目标位置，适用于诸多工业领域的机械自动化作业。现在市场上的多轴机器人主要包括四轴机器人(具有四个关节)和六轴机器人(具有六个关节)，他们均包括有基座、手臂和末端的物体夹持部，手臂上关节的多少决定了机器人的“轴”的数量，每一个关节都是由一个电机的转动来驱动、以实现关节的运动。目前，用户需要通过人机交互设备(如电脑、示教器等)实现对机器人的参数设定和控制，目前市场上的人机交互设备大都是针对机器人整体而设计，用户一般通过编辑每个关节的运动参数实现对机器人的运动控制，所述的运动参数实际上是控制运动部件(如电机)的运动参数，用户编辑机器人的运动参数后，发送给机器人本体的运动控制部件(或称为驱控器等)，运动控制部件对接收到的运动参数进行解算后控制运动部件运动，如专利申请号为201210002141.8的中国专利申请文件即公开了一种机器人系统。结合参考附图1，附图1示出了一种运动控制系统(例如机器人系统)100，包括有机器人控制器101、CAN数据线102、运动控制部件103、电机107，运动控制部件103包括有控制部104、波形产生部105、驱动部106等，运动控制系统100可以仅包含有一个电机107和运动控制部件103，也可以包含多个电机107和对应的运动控制部件103，例如对于一个四轴机器人，具有四个可以活动的关节，每个关节处均设置有一个电机107,以及对应的运动控制部件103。在运动控制系统100中，电机107可以单独作为运动部件使用，电机107也可以连接减速器后、共同作为一个运动部件使用，电机107还可以连接丝杠后、共同作为一个运动部件使用，等等。所述机器人控制器101可以是示教器，还可以是安装有上位机软件的电脑，还可以是安装有APP的手机/Pad等，以实现人机交互，使得用户可以通过机器人控制器101配置运动参数、控制电机106运行状态、显示运动曲线等功能。所述CAN数据线102实现机器人控制器101和运动控制部件103之间的通信，CAN总线是一种标准总线，广泛应用于汽车电子、工业控制、运动控制等领域，CAN总线数据具有固定的格式，CAN数据线102可以是双绞线或同轴线等。作为替代，还可以通过串行通信等替代CAN数据线102实现二者之间的通信。所述运动控制部件103实现对机器人控制器101发送来的运动参数的解算，得到实际的电机控制数据(一般为PWM波)，通过调整PWM波的周期和占空比等调节电机107的运行状态。其中，控制部104实现对运动参数的解算，可以将运动参数解算成为对应的产生PWM波形的波表数据，波表数据中的周期值P不同、则表示电机运行的快慢不同。波形产生部105是一种PWM波形发生器，例如由FPGA芯片实现的PWM波形发生器，可以根据控制部104产生的波表数据生成对应的PWM波形数据。控制部104和波形产生部105也可以是一个部件，例如由可由一片内嵌有ARM内核的FPGA芯片实现，该芯片既可以实现控制部104的功能、同时又可以实现波形产生部105的功能。驱动部106是电机107的驱动单元，可以根据波形产生部105产生的PWM波形数据驱动电机107运动。用户通过机器人控制器101编辑好运动参数后，可以通过CAN数据线102发送到运动控制部件103中，控制部104将接收到的运动参数解算为一组周期值P构成的波表，周期值不同则代表电机运动的速度不同，波形产生部105则根据解算得到的周期P生成一组PWM波形数据，而驱动部106则根据PWM波形数据驱动电机107运动。结合参考附图2，附图2示出了一种典型的四轴机器人200，四轴机器人200包括有底座1、大臂2、小臂3，还可以包括安装在小臂3末端的物体抓取部(附图2中未示出)，在四轴机器人200的各个关节上分别设置有电机和减速器，例如在底座1上设置有一套电机和减速器，电机和减速器可以带动大臂2等在水平方向上进行360度旋转，而在大臂2的底部设置有另一套电机4和减速器5，电机4和减速器5的旋转可以带动大臂2等沿S1或S2方向上下摆动，在小臂3上也设置有电机和减速器，该电机和减速器可以带动小臂3等沿S1或S2方向摆动，还可以在物体抓取部上设置有电机和减速器，带动物体抓取部运动，物体抓取部可以抓取物体(即负载)，将抓取的物体运送到目的位置。电机4即可以采用运动控制系统100中的电机107，通过运动控制部件103实现对电机4的控制，使电机4按用户通过机器人控制器101设定的参数沿S1方向俯向下运动或沿S2方向后仰运动。假设用户通过机器人控制器101设定了一组运动参数，使得电机4带动大臂2沿S1方向俯向下运动15度，控制部104会将用户设置的运动参数计算为电机4运动的微步数，例如电机运动10000微步为减速器5旋转15度，减速器5旋转15度即会带动大臂2运动15度，因此控制器104将这15度换算为电机4的10000微步。当电机4通过减速器5带动大臂2沿S1方向运动过程中，电机4应当运动10000微步、以带动大臂2旋转15度，但是在此过程中因机器人受到S2方向的过载力(例如机器人200在此过程中碰到物体)等因素的影响而只运动了95000微步，丢失了5000微步，此情况称之为丢步(或失步)，即电机在运转时丢失了一定的微步数、实际运转的微步数小于理论运转的微步数。现有技术有很多解决该问题的方法，例如通过编码器检测电机4实际运动的微步数，然后与理论微步数进行比较后，后续补偿电机4丢失的微步数。当电机4通过减速器5带动大臂2沿S1方向运动过程中，电机4应当运动10000微步、以带动大臂2旋转15度，但是在此过程中受到了S1方向的同向力或机器人200的负载过大等因素的影响而导致电机4运动了12000微步，即电机4超步运转了2000步，此情况称之为超步，即电机在运转时多运转了一定的微步数、实际运转的微步数大于理论运转的微步数。目前，现有技术大多是对丢步这一情况进行补偿处理，而对超步的情况没有处理方法。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术提供了一种超步自调整方法，可以检测运动部件超步的情况，出现超步时增加驱动电流、以提高运动部件的驱动能力，降低超步带来的影响。本专利技术提供一种超步自调整方法，应用于运动控制部件，所述运动控制部件包括有控制部、驱动部，所述控制部，用于根据控制参数产生控制波形；所述驱动部，用于根据所述控制波形产生驱动电流、驱动运动部件运动；所述方法包括：实时检测驱动部产生的驱动能力指示值SG；当检测到驱动能力指示值SG超过一个驱动能力指示阈值SG0，调整驱动能力指示下限值SGmin、使驱动能力指示下限值SGmin大于当前驱动能力指示值SG；当驱动部检测到调整后的驱动能力指示下限值SGmin大于当前驱动能力指示值SG，提高本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种超步自调整方法，应用于运动控制部件，所述运动控制部件包括有控制部、驱动部，所述控制部，用于根据控制参数产生控制波形；所述驱动部，用于根据所述控制波形产生驱动电流、驱动运动部件运动；其特征在于，所述方法包括：实时检测驱动部产生的驱动能力指示值SG；当检测到驱动能力指示值SG超过一个驱动能力指示阈值SG0，调整驱动能力指示下限值SGmin、使驱动能力指示下限值SGmin大于当前驱动能力指示值SG；当驱动部检测到调整后的驱动能力指示下限值SGmin大于当前驱动能力指示值SG，提高所述驱动电流，使所述驱动能力指示值SG下降。

【技术特征摘要】
1.一种超步自调整方法，应用于运动控制部件，所述运动控制部件包括有控制部、驱动部，所述控制部，用于根据控制参数产生控制波形；所述驱动部，用于根据所述控制波形产生驱动电流、驱动运动部件运动；其特征在于，所述方法包括：实时检测驱动部产生的驱动能力指示值SG；当检测到驱动能力指示值SG超过一个驱动能力指示阈值SG0，调整驱动能力指示下限值SGmin、使驱动能力指示下限值SGmin大于当前驱动能力指示值SG；当驱动部检测到调整后的驱动能力指示下限值SGmin大于当前驱动能力指示值SG，提高所述驱动电流，使所述驱动能力指示值SG下降。2.根据权利要求1所述的超步自调整方法，其特征在于：在所述运动部件空载运动的状态下，所述控制部根据使所述运动部件匀速运动的控制参数产生所述控制波形，所述驱动部根据所述控制波形驱动运动部件做匀速运动、并产生所述的驱动能力指示阈值SG0，且所述驱动能力指示阈值SG0在一个限定范围内。3.根据权利要求2所述的超步自调整方法，其特征在于：所述驱动能力指示阈值SG0的产生方法是：根据下述公式(1)、调整SGT的值，使得所述驱动部产生的驱动能力指示值SG达到所述限定范围内，此时的驱动能力指示值SG即为所述驱动能力指示阈值SG0；SG＝SG(空载输入)-SGT………………………公式(1)其中，所述SG(空载输入)是空载状态下，所述驱动部产生的驱动电流对应的驱动能力值；SGT是一个常量。4.根据权利要求3所述的超步自调整方法，其特征在于：在所述运动部件带负载匀速运动的状态下，所述控制部根据所述驱动部产生的驱动能力指示值SG计算得到驱动能力指示下限值SGmin和驱动能力指示上限值SGmax，计算方法是：根据下述公式(2)、调整所述驱动部产生的驱动电流，使所述驱动部产生的驱动能力指示值SG达到所述限定范围内，此时SG(负载输入)即为所述驱动能力指示下限值SGmin；SG＝SG(负载输入)-SG(负载)-SGT………………公式(2)其中，SG(负载输入)是带负载运动的状态下，所述驱动部产生的驱动电流对应的驱动能力值；SG(负载)是所述负载对应的驱动能力值；SGT是所述驱动能力指示阈值SG0对应的SGT值；根据下述公式(3)计算得到所述驱动能力指示上限值SGmax：SGmax＝SGmin+SG...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑显应，
申请(专利权)人：北京镁伽机器人科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11