一种机器人柔性关节的控制方法及驱动装置

摘要

本发明公开了一种机器人柔性关节的控制方法及驱动装置，其中方法包括：1)采集弹簧两端的位置测量信号；2)对位置测量信号进行预处理；3)将预处理得到的信号输入至上位机，上位机进行规划，并向各柔性关节输入目标信号；4)计算得到速度指令信号；5)将速度指令信号输入至对应的伺服驱动器，控制柔性关节运动；6)比对现有信号与目标信号，若相等，停止运行；若不相等，重复步骤1)～5)至现有信号与目标信号相等。本发明将采集的位置信号直接在功能扩展卡上进行处理，避免了传送至上位机进行处理时产生的不确定的通讯延时，机器人柔性关节的控制效果好；通过力或力矩控制柔性关节，能够有效防止意外事故的发生，机器人安全性高。

主权项

一种机器人柔性关节的控制方法，每个柔性关节均包括设在负载和电机减速器之间的弹簧，该弹簧两端均设有绝对式编码器，其特征在于，包括以下步骤：1)通过绝对式编码器采集弹簧两端的位置测量信号，即负载的位置测量信号和电机减速器的位置测量信号2)先分别对负载的位置测量信号和电机减速器的位置测量信号进行滤波处理，得到负载的位置信号θ₁和电机减速器的位置信号θ₂，然后对负载的位置信号θ₁和电机减速器的位置信号θ₂进行差分以及微分处理，得到弹簧的状态信号θ₁‑θ₂、负载的速度信号dθ₁/dt、减速器输出轴的速度信号dθ₂/dt和柔性关节的角度信号；3)将步骤2)得到的弹簧状态信号、柔性关节的角度信号输入至上位机，上位机进行多关节机器人运动规划，并向各柔性关节输入目标弹簧状态量Δθ_d；4)各柔性关节对预处理得到的各种信号进行计算得到速度指令信号Y，计算公式为：$\begin{array}{c}Y=R*[P*({\mathrm{\Delta \theta }}_d-({\theta }_1-{\theta }_2))+D*(\frac{{\mathrm{d\Delta \theta }}_d}{\mathrm{dt}}-({\mathrm{d\theta }}_1/\mathrm{dt}-{\mathrm{d\theta }}_2/\mathrm{dt}))+\eta *\\ ({\mathrm{d\theta }}_1/\mathrm{dt})]\end{array}$其中，R为速度转换比，R＝减速器减速比*电机编码器线数/绝对式编码器线数，P为比例系数，D为微分系数，η为衰减系数；5)将速度指令信号Y输入至对应的伺服驱动器，控制柔性关节运动；6)比对柔性关节的弹簧的状态信号θ₁‑θ₂与目标弹簧状态量Δθ_d是否相等，若相等，电机停止运行；若不相等，保持电机运动状态，并重复步骤1)～5)直至弹簧的状态信号θ₁‑θ₂与目标弹簧状态量Δθ_d相等。