本發(fā)明專(zhuān)利技術(shù)公開(kāi)了一種基于雙旋變同軸設(shè)計(jì)的機(jī)器人一體化關(guān)節(jié)位置檢測(cè)方法。首先，確定兩側(cè)旋轉(zhuǎn)變壓器絕對(duì)零點(diǎn)之間的差值。然后，采用角度增量累計(jì)的方法，將電機(jī)側(cè)旋轉(zhuǎn)變壓器測(cè)得角度θM和關(guān)節(jié)側(cè)旋轉(zhuǎn)變壓器得到的角度θJ2在電機(jī)旋轉(zhuǎn)過(guò)程中的增量累加，再相減得到差值，即為關(guān)節(jié)實(shí)際旋轉(zhuǎn)的角度。同時(shí)，在計(jì)算角度增量時(shí)，需要在跨越零點(diǎn)的時(shí)刻進(jìn)行特殊處理。即根據(jù)電機(jī)的最大轉(zhuǎn)速和旋轉(zhuǎn)變壓器解算角度的時(shí)間差值，得到電機(jī)在下一時(shí)刻與上一時(shí)刻角度差值的最大可能值，作為判斷的臨界值。
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專(zhuān)利技術(shù)涉及機(jī)器人
，特別涉及。
技術(shù)介紹
隨著集成電路、電力電子技術(shù)和交流可變速驅(qū)動(dòng)技術(shù)的發(fā)展，永磁交流伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)有了突出的發(fā)展，永磁交流伺服電動(dòng)機(jī)同直流伺服電動(dòng)機(jī)比較，主要優(yōu)點(diǎn)有無(wú)電刷和換向器，因此工作可靠，對(duì)維護(hù)和保養(yǎng)要求低，具有良好的速度控制特性，易于提高系統(tǒng)的·快速性?；谟来沤涣魉欧?qū)動(dòng)技術(shù)的永磁同步電機(jī)可以應(yīng)用于機(jī)器人的關(guān)節(jié)等部位。在基于永磁同步電機(jī)的機(jī)器人關(guān)節(jié)中，需要有相應(yīng)的檢測(cè)元件對(duì)永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子位置進(jìn)行檢測(cè)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)的控制。目前，現(xiàn)有的基于永磁同步電機(jī)機(jī)器人關(guān)節(jié)的位置檢測(cè)元件主要安裝方式為采用一個(gè)位置檢測(cè)元件并安裝在電機(jī)側(cè)，檢測(cè)永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子的位置用于電機(jī)控制，并利用檢測(cè)的位置結(jié)合減速機(jī)構(gòu)的減速比η計(jì)算關(guān)節(jié)位置。這種方式的關(guān)節(jié)位置控制為開(kāi)環(huán)，控制精度取決于減速機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)精度。在對(duì)現(xiàn)有技術(shù)進(jìn)行研究后，專(zhuān)利技術(shù)人發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)的永磁同步電機(jī)的機(jī)器人關(guān)節(jié)，在求解關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)角度時(shí)，通常采取的方式為將電機(jī)位置，除以減速器的減速比η，得到關(guān)節(jié)位置，此種求解關(guān)節(jié)位置的算法精度較低，可靠性差，且對(duì)于此種安裝方式，當(dāng)電機(jī)側(cè)的檢測(cè)元件損壞時(shí)，將使電機(jī)無(wú)法控制而導(dǎo)致機(jī)器人的關(guān)節(jié)失效。本專(zhuān)利技術(shù)中采用的算法基于的一體化關(guān)節(jié)的位置檢測(cè)元件安裝方式為將兩個(gè)檢測(cè)元件分別安裝在電機(jī)側(cè)及關(guān)節(jié)處，電機(jī)側(cè)的檢測(cè)元件采用旋轉(zhuǎn)變壓器檢測(cè)永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子位置用于電機(jī)控制，關(guān)節(jié)側(cè)的檢測(cè)元件采用旋轉(zhuǎn)變壓器，其轉(zhuǎn)子隨電機(jī)轉(zhuǎn)子同步轉(zhuǎn)動(dòng)，定子隨關(guān)節(jié)輸出端同步轉(zhuǎn)動(dòng)。此種一體化關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)體積小，且可以通過(guò)算法解算出的關(guān)節(jié)位置用于伺服閉環(huán)控制。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
有鑒于現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，本專(zhuān)利技術(shù)實(shí)施例提供，以解決現(xiàn)有技術(shù)的問(wèn)題。本專(zhuān)利技術(shù)的技術(shù)效果通過(guò)以下技術(shù)方案得以實(shí)現(xiàn)。一種機(jī)器人關(guān)節(jié)的位置檢測(cè)方法，所述關(guān)節(jié)包括電機(jī)外殼(I)、電機(jī)端旋轉(zhuǎn)變壓器定子(2)、電機(jī)側(cè)旋轉(zhuǎn)變壓器轉(zhuǎn)子(3)、永磁同步電機(jī)定子(4)、永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子(5)、關(guān)節(jié)輸出側(cè)外殼(6)、諧波減速器鋼輪(7)、諧波減速器波發(fā)生器(8)、諧波減速器柔輪(9)、關(guān)節(jié)輸出側(cè)旋轉(zhuǎn)變壓器定子(10)和關(guān)節(jié)輸出側(cè)旋轉(zhuǎn)變壓器轉(zhuǎn)子(11)、關(guān)節(jié)右側(cè)檔蓋(12)、中空軸定位銷(xiāo)(13)、電機(jī)軸承(14) (18)、軸承安裝座(15) (17)和電機(jī)主軸(16)，其中，所述永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子(5)、電機(jī)側(cè)旋轉(zhuǎn)變壓器轉(zhuǎn)子(3)和關(guān)節(jié)輸出側(cè)旋轉(zhuǎn)變壓器轉(zhuǎn)子(11)都安裝在電機(jī)軸上，隨電機(jī)軸一起轉(zhuǎn)動(dòng)；電機(jī)側(cè)旋轉(zhuǎn)變壓器定子(2)固定，關(guān)節(jié)輸出側(cè)旋轉(zhuǎn)變壓器定子(10)安裝在諧波減速器柔輪(9)上，關(guān)節(jié)輸出側(cè)旋轉(zhuǎn)變壓器定子(10)可以隨關(guān)節(jié)一起轉(zhuǎn)動(dòng)，所述方法包括以下步驟首先，確定兩側(cè)旋轉(zhuǎn)變壓器由于安裝時(shí)造成的絕對(duì)零點(diǎn)之間的差值，檢測(cè)出電機(jī)側(cè)旋轉(zhuǎn)變壓器位于絕對(duì)零點(diǎn)時(shí)，關(guān)節(jié)輸出側(cè)旋轉(zhuǎn)變壓器測(cè)得的位置量Θ。2，作為兩個(gè)旋轉(zhuǎn)變壓器絕對(duì)零點(diǎn)初始差值；然后，將電機(jī)側(cè)旋轉(zhuǎn)變壓器測(cè)得角度θ M和關(guān)節(jié)側(cè)旋轉(zhuǎn)變壓器測(cè)得的角度θ12在電機(jī)旋轉(zhuǎn)過(guò)程中的增量累加，再相減得到差值，即為關(guān)節(jié)實(shí)際旋轉(zhuǎn)的角度。優(yōu)選地，在計(jì)算角度增量時(shí)，需要在跨越零點(diǎn)的時(shí)刻進(jìn)行判斷。優(yōu)選地，根據(jù)電機(jī)的最大轉(zhuǎn)速和旋轉(zhuǎn)變壓器解算角度的時(shí)間差值，得到電機(jī)在下一時(shí)刻與上一時(shí)刻角度差值的最大可能值，作為對(duì)跨越零點(diǎn)的時(shí)刻的判斷的臨界值；其中，將根據(jù)電機(jī)的最大轉(zhuǎn)速和旋轉(zhuǎn)變壓器解算角度的時(shí)間差值，得到電機(jī)在下一時(shí)刻與上一時(shí)刻角度差值的最大可能值記為9_;若1時(shí)刻電機(jī)側(cè)的角度0Mi或關(guān)節(jié)側(cè)的角度012i在下 一時(shí)刻與上一時(shí)刻的角度差值大于此最大可能值時(shí)，即電機(jī)的速度不可能使兩個(gè)相鄰時(shí)刻的差值出現(xiàn)以上情況，則判定角度過(guò)零點(diǎn)，計(jì)算出的差值減去或加上360°。附圖說(shuō)明圖I是本專(zhuān)利技術(shù)中提供的一種基于永磁同步電機(jī)的機(jī)器人關(guān)節(jié)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本專(zhuān)利技術(shù)中提供的機(jī)器人一體化關(guān)節(jié)的關(guān)節(jié)位置雙余度檢測(cè)方法流程圖。具體實(shí)施例方式為使本專(zhuān)利技術(shù)的目的，技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖對(duì)本專(zhuān)利技術(shù)實(shí)施方式作進(jìn)一步地詳細(xì)描述。圖I為本專(zhuān)利技術(shù)提出的一種基于永磁同步電機(jī)的機(jī)器人關(guān)節(jié)，該關(guān)節(jié)的內(nèi)部包括如下部件電機(jī)外殼I ;電機(jī)側(cè)旋轉(zhuǎn)變壓器定子2 ;電機(jī)側(cè)旋轉(zhuǎn)變壓器轉(zhuǎn)子3 ;永磁同步電機(jī)定子4 ;永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子5 ;關(guān)節(jié)輸出側(cè)外殼6 ;諧波減速器鋼輪7 ;諧波減速器波發(fā)生器8 ；諧波減速器柔輪9 ;關(guān)節(jié)輸出側(cè)旋轉(zhuǎn)變壓器定子10 ;關(guān)節(jié)輸出側(cè)旋轉(zhuǎn)變壓器轉(zhuǎn)子11 ;關(guān)節(jié)右側(cè)檔蓋12 ;中空軸定位銷(xiāo)13 ;電機(jī)軸承14 ;軸承安裝座15 ;電機(jī)主軸16 ;軸承安裝座17 ；電機(jī)軸承18。其中，在永磁同步電機(jī)的機(jī)器人關(guān)節(jié)中安裝一個(gè)電機(jī)側(cè)旋轉(zhuǎn)變壓器和一個(gè)關(guān)節(jié)輸出側(cè)旋轉(zhuǎn)變壓器；所述關(guān)節(jié)輸出側(cè)的旋轉(zhuǎn)變壓器定子10安裝在諧波檢測(cè)器的柔輪9上，可以隨關(guān)節(jié)同步轉(zhuǎn)動(dòng)；所述電機(jī)側(cè)旋轉(zhuǎn)變壓器和所述關(guān)節(jié)輸出側(cè)旋轉(zhuǎn)變壓器與所述電機(jī)同軸，且永磁同步電機(jī)定子4、所述電機(jī)側(cè)旋轉(zhuǎn)變壓器的轉(zhuǎn)子2和關(guān)節(jié)輸出側(cè)旋轉(zhuǎn)變壓器的轉(zhuǎn)子11都安裝在電機(jī)軸上，隨所述電機(jī)軸同步轉(zhuǎn)動(dòng)。所述電機(jī)側(cè)旋轉(zhuǎn)變壓器的定子2固定不動(dòng)，所述關(guān)節(jié)輸出側(cè)旋轉(zhuǎn)變壓器的定子10隨關(guān)節(jié)輸出端同步轉(zhuǎn)動(dòng)。利用所述電機(jī)側(cè)旋轉(zhuǎn)變壓器和所述關(guān)節(jié)輸出側(cè)旋轉(zhuǎn)變壓器對(duì)所述關(guān)節(jié)輸出端的關(guān)節(jié)位置進(jìn)行檢測(cè)；所述關(guān)節(jié)側(cè)的旋轉(zhuǎn)變壓器檢測(cè)到的所述關(guān)節(jié)輸出端的從動(dòng)關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)過(guò)的角度θτ，以及所述電機(jī)側(cè)旋轉(zhuǎn)變壓器檢測(cè)到的所述電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過(guò)的角度ΘΜ。由于關(guān)節(jié)輸出端的旋轉(zhuǎn)方向與電機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向相反，所以可以得到以下關(guān)系式權(quán)利要求1.一種機(jī)器人關(guān)節(jié)的位置檢測(cè)方法，所述關(guān)節(jié)包括電機(jī)外殼(I)、電機(jī)端旋轉(zhuǎn)變壓器定子(2)、電機(jī)側(cè)旋轉(zhuǎn)變壓器轉(zhuǎn)子(3)、永磁同步電機(jī)定子(4)、永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子(5)、關(guān)節(jié)輸出側(cè)外殼(6)、諧波減速器鋼輪(7)、諧波減速器波發(fā)生器(8)、諧波減速器柔輪(9)、關(guān)節(jié)輸出側(cè)旋轉(zhuǎn)變壓器定子(10)和關(guān)節(jié)輸出側(cè)旋轉(zhuǎn)變壓器轉(zhuǎn)子(11)、關(guān)節(jié)右側(cè)檔蓋(12)、中空軸定位銷(xiāo)(13)、電機(jī)軸承(14)和(18)、軸承安裝座(15)和(17)和電機(jī)主軸(16)，其中，所述永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子(5)、電機(jī)側(cè)旋轉(zhuǎn)變壓器轉(zhuǎn)子(3)和關(guān)節(jié)輸出側(cè)旋轉(zhuǎn)變壓器轉(zhuǎn)子(11)都安裝在電機(jī)軸上，隨電機(jī)軸一起轉(zhuǎn)動(dòng)；電機(jī)側(cè)旋轉(zhuǎn)變壓器定子(2)固定，關(guān)節(jié)輸出側(cè)旋轉(zhuǎn)變壓器定子(10)安裝在諧波減速器柔輪(9)上，關(guān)節(jié)輸出側(cè)旋轉(zhuǎn)變壓器定子(10)可以隨關(guān)節(jié)一起轉(zhuǎn)動(dòng)，其特征在于，所述方法包括以下步驟 首先，確定兩側(cè)旋轉(zhuǎn)變壓器由于安裝時(shí)造成的絕對(duì)零點(diǎn)之間的差值，檢測(cè)出電機(jī)側(cè)旋轉(zhuǎn)變壓器位于絕對(duì)零點(diǎn)時(shí)，關(guān)節(jié)輸出側(cè)旋轉(zhuǎn)變壓器測(cè)得的位置量Θ。2，作為兩個(gè)旋轉(zhuǎn)變壓器絕對(duì)零點(diǎn)初始差值； 然后，將電機(jī)側(cè)旋轉(zhuǎn)變壓器測(cè)得角度θ M和關(guān)節(jié)側(cè)旋轉(zhuǎn)變壓器得到的角度Qj2在電機(jī)旋轉(zhuǎn)過(guò)程中的增量累加，再相減得到差值，即為關(guān)節(jié)實(shí)際旋轉(zhuǎn)的角度。2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，在計(jì)算角度增量時(shí)，需要在跨越零點(diǎn)的時(shí)刻進(jìn)行判斷。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，根據(jù)電機(jī)的最大轉(zhuǎn)速和旋轉(zhuǎn)變壓器解算角度的時(shí)間差值，得到電機(jī)在下一時(shí)刻與上一時(shí)刻角度差值的最大可能值，作為對(duì)跨越零點(diǎn)的時(shí)刻的判斷的臨界值；其中，將根據(jù)電機(jī)的最大轉(zhuǎn)速和旋轉(zhuǎn)變壓器解算角度的時(shí)間差值，得到電機(jī)在下一時(shí)刻與上一時(shí)刻角度差值的最大可能值記為Qmax ;若i時(shí)刻電機(jī)側(cè)的角度0Mi或關(guān)節(jié)側(cè)的角度Θ 12i在下一時(shí)刻與上一時(shí)刻的角本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種機(jī)器人關(guān)節(jié)的位置檢測(cè)方法，所述關(guān)節(jié)包括電機(jī)外殼(1)、電機(jī)端旋轉(zhuǎn)變壓器定子(2)、電機(jī)側(cè)旋轉(zhuǎn)變壓器轉(zhuǎn)子(3)、永磁同步電機(jī)定子(4)、永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子(5)、關(guān)節(jié)輸出側(cè)外殼(6)、諧波減速器鋼輪(7)、諧波減速器波發(fā)生器(8)、諧波減速器柔輪(9)、關(guān)節(jié)輸出側(cè)旋轉(zhuǎn)變壓器定子(10)和關(guān)節(jié)輸出側(cè)旋轉(zhuǎn)變壓器轉(zhuǎn)子(11)、關(guān)節(jié)右側(cè)檔蓋(12)、中空軸定位銷(xiāo)(13)、電機(jī)軸承(14)和(18)、軸承安裝座(15)和(17)和電機(jī)主軸(16)，其中，所述永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子(5)、電機(jī)側(cè)旋轉(zhuǎn)變壓器轉(zhuǎn)子(3)和關(guān)節(jié)輸出側(cè)旋轉(zhuǎn)變壓器轉(zhuǎn)子(11)都安裝在電機(jī)軸上，隨電機(jī)軸一起轉(zhuǎn)動(dòng)；電機(jī)側(cè)旋轉(zhuǎn)變壓器定子(2)固定，關(guān)節(jié)輸出側(cè)旋轉(zhuǎn)變壓器定子(10)安裝在諧波減速器柔輪(9)上，關(guān)節(jié)輸出側(cè)旋轉(zhuǎn)變壓器定子(10)可以隨關(guān)節(jié)一起轉(zhuǎn)動(dòng)，其特征在于，所述方法包括以下步驟：首先，確定兩側(cè)旋轉(zhuǎn)變壓器由于安裝時(shí)造成的絕對(duì)零點(diǎn)之間的差值，檢測(cè)出電機(jī)側(cè)旋轉(zhuǎn)變壓器位于絕對(duì)零點(diǎn)時(shí)，關(guān)節(jié)輸出側(cè)旋轉(zhuǎn)變壓器測(cè)得的位置量θoz，作為兩個(gè)旋轉(zhuǎn)變壓器絕對(duì)零點(diǎn)初始差值；然后，將電機(jī)側(cè)旋轉(zhuǎn)變壓器測(cè)得角度θM和關(guān)節(jié)側(cè)旋轉(zhuǎn)變壓器得到的角度θJ2在電機(jī)旋轉(zhuǎn)過(guò)程中的增量累加，再相減得到差值，即為關(guān)節(jié)實(shí)際旋轉(zhuǎn)的角度。...
【技術(shù)特征摘要】
【專(zhuān)利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：蔣志宏，黃強(qiáng)，李丹鳳，李輝，
申請(qǐng)(專(zhuān)利權(quán))人：北京理工大學(xué)，
類(lèi)型：發(fā)明
國(guó)別省市：
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