CN108656115B - 一种关节式机器人的关节减速机的控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种关节式机器人的关节减速机的控制方法包括：实时采集减速机输入端和输出端的位移数据；实时分析减速机输入端和输出端的位移数据，以获取减速机当前的传动比数据、当前的传动间隙数据，以及减速机的磨损量数据；根据减速机当前的传动比、当前的传动间隙数据，以及减速机的磨损量数据，调整减速机的驱动动力，以使减速机的驱动动力适应当前减速机的工作状态。本发明不但能够避免使用高成本的减速机，而且能够实现对减速机的实时精确控制，进而使得减速机保持高稳定、高精度定位。
Description
技术领域
本发明涉及机电技术领域，特别涉及一种关节式机器人的关节减速机的控制方法。
背景技术
现有技术中均通过伺服电机或步进电机等动力执行装置驱动谐波减速机或RV减速机等高精度的减速机，以实现关节式机器人关节的高精度定位的目的，其中，减速机的减速比需要作为常数预先设置在关节式机器人的驱动程序中。此种方式虽然在一定程度上能够实现高精度定位的技术目的，但却存在以下缺点：
①高精度减速机的成本非常高，直接导致关节式机器人的价格很高，间接导致高精度机器人难以在小微制造企业中普及应用。
②此种方式要求减速机具有足够的精度和极小的传动间隙，但是当减速机磨损后便丧失了精度，造成无法实现高精度定位的目的。
③此种方式不能根据应用过程中的实际情况进行控制调节，因此，不但不能适应未来对自动化设备的智能化和信息化要求，而且在对机械部分进行更换、更新升级、工装变更时，还容易产生定位偏差甚至错误。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的是提供一种关节式机器人的关节减速机的控制方法，不但能够避免使用高成本的减速机，而且能够实现对减速机的实时精确控制，进而使得减速机保持高稳定、高精度定位。
为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种关节式机器人的关节减速机的控制方法，包括：实时采集减速机输入端和输出端的位移数据；实时分析所述减速机输入端和输出端的位移数据，以获取所述减速机当前的传动比数据、当前的传动间隙数据，以及减速机的磨损量数据；根据所述减速机当前的传动比、当前的传动间隙数据，以及所述减速机的磨损量数据，调整所述减速机的驱动动力，以使所述减速机的驱动动力适应当前所述减速机的工作状态。
所述实时分析减速机输入端和输出端的位移数据，以获取减速机当前的传动比数据、当前的传动间隙数据，以及减速机的磨损量数据，具体包括如下内容：根据所述减速机输入端和输出端的位移数据，获取所述减速机的运转状态，当所述减速机定向连续运转时，通过所述减速机输入端位移数据和输出端的位移数据的比值计算获取所述减速机当前的传动比；当所述减速机运转方向变换时，所述减速机的输出端没有位移的时间对应的输入端位移数据，得出所述减速机当前的传动间隙数据；通过所述减速机当前的传动间隙数据与预设的初始的传动间隙数据进行比较，获取磨损量数据。
所述关节减速机的控制方法还包括：实时采集所述减速机输入端和输出端的温度数据，并对所述温度数据分别进行分析，当所述温度数据超过预设温度时，采取报警和/或对所述减速机的降温处理。
本发明还采取以下技术方案：一种关节式机器人的关节减速机的控制装置包括：微计算机控制***、输入端旋转角度传感器和输出端旋转角度传感器；所述输入端旋转角度传感器实时检测减速机的输入端位移数据，并将所述输入端位移数据实时发送给所述微计算机控制***；所述输出端旋转角度传感器实时检测所述减速机的输出端位移数据，并将所述输出端位移数据实时发送给所述微计算机控制***；所述微计算机控制***根据所述输入端位移数据和输出端位移数据，调整所述减速机的驱动动力。
所述微计算机控制***通过驱动器驱动所述减速机。
所述减速机包括动力执行装置和减速机，所述动力执行装置与所述驱动器电连接，所述动力执行装置的一端连接所述输入端旋转角度传感器，所述动力执行装置的另一端连接所述减速机的一端，所述减速机的另一端连接所述输出端旋转角度传感器。
所述关节减速机的控制装置还包括输入端温度传感器和输出端温度传感器，所述输入端温度传感器实时采集所述减速机的输入端温度数据，并将所述输入端温度数据实时发送给所述微计算机控制***，所述输出端温度传感器实时采集所述减速机的输出端温度数据，并将所述输出端温度数据实时发送给所述微计算机控制***。
所述关节减速机的控制装置还包括与所述微计算机控制***进行信息交互的网络大数据服务器。
本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、本发明通过实时采集及分析减速机输入端和输出端的位移数据，从而调整减速机的驱动动力，以使减速机的驱动动力适应当前减速机的工作状态，进而不但能够避免使用高成本的减速机，而且能够实现对减速机的实时精确控制，使得减速机保持高稳定、高精度定位。2、由于本发明可以使用普通的低成本减速机，直接大幅降低关节式机器人的价格，进而使得许多小微型企业普及关节式机器人进行柔性、无人化生产成为可能。3、本发明无需将减速比作为常数预先设置在关节式机器人的驱动程序，不但降低了驱动程序的复杂程度，而且使得驱动程序可以自动适用于不同规格参数的减速机。4、本发明通过分析减速机输入端和输出端的位移数据能够获取减速机的当前的传动间隙等数据，并根据传动间隙等数据进行调整或数据补偿，因此降低了对减速机的规格要求，进而降低了减速机的成本。5、本发明通过设置数据共享或交互，能够实现远程信息监测、远程调试、诊断、维修预约、减速机使用寿命预判，协助用户或制造商改进产品性能。本发明设计机构简单，设计方法新颖，成本低，能够适应未来对自动化设备的智能化、信息化的要求，可以广泛应用于机电技术领域。
附图说明
图1是本发明的一种关节式机器人的关节减速机的控制装置的其中一个实施例的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例提供一种关节式机器人的关节减速机的控制方法，包括：
步骤1、实时采集减速机输入端和输出端的位移数据；
步骤2、实时分析减速机输入端和输出端的位移数据，以获取减速机当前的传动比数据、当前的传动间隙数据，以及减速机的磨损量数据；
步骤3、根据当前的传动比、当前的传动间隙数据，以及减速机的磨损量数据，调整减速机的驱动动力，以使减速机的驱动动力适应当前减速机的工作状态。
通过上述实施例提供的关节式机器人的关节减速机的控制方法，能够实时获取减速机当前工作参数数据，并根据当前工作参数数据实时调整减速机的驱动力动力，使得驱动动力适应当前减速机的工作状态，如此形成闭环控制，进而使得减速机的输出保持高稳定可控的状态，甚至在机械磨损的情况下仍保持良好的高精度稳定的输出。
为了使本领域的技术人员更好的了解本发明，下面列举一个更为详细的实施例，本发明实施例提供一种关节式机器人的关节减速机的控制方法，包括：
步骤2、实时对比分析减速机输入端和输出端的位移数据，以获取减速机当前的传动比数据、当前的传动间隙数据，以及减速机的磨损量数据，具体包括如下内容：
根据减速机输入端和输出端的位移数据，获取减速机的运转状态，当减速机定向连续运转时，通过减速机输入端位移数据和输出端的位移数据的比值计算获取减速机当前的传动比；为了清楚描述，举例说明，例如顺时针方向为正向，此时位移数据为正值，逆时针方向为负向，此时位移数据为负值，当减速机以顺时针或逆时针连续定向运转时，其位移数据对应持续正值累积或负值累积，即根据位移数据即可获取减速机的运转状态，以及减速机是否处于定向连续运转或是否有运转方向的变换，即由顺时针方向变换为逆时针方向，或由逆时针方向变换为顺时针方向；
当减速机运转方向变换时，减速机的输出端位移不能立即跟随输入端位移发生变换，而是有时间上的滞后，本发明构思利用该时间上的滞后计算传动间隙，具体是：当减速机运转方向变换时，减速机的输出端没有位移的这段时间对应的输入端位移数据即为减速机当前的传动间隙数据；
同时，随着使用时间的延长，磨损将导致传动间隙增大，通过实时获取的减速机当前的传动间隙数据与预设的初始的传动间隙数据进行比较，获取磨损量数据。
为了实时获取减速机工作时的温度变化，本发明的实施例提供一种关节式机器人的关节减速机的控制方法，还包括：实时采集减速机输入端和输出端的温度数据，并对温度数据进行分析，当温度数据超过预设温度时，可以采取报警和/或对减速机的降温处理。
为了实现远程信息监测、诊断、维修预约、减速机使用寿命预判，协助用户或制造商改进产品性能，本发明实施例提供的一种关节式机器人的关节减速机的控制方法，还包括以下内容：
将上述过程的减速机输入端和输出端的位移数据、当前的传动比、当前的传动间隙数据，以及减速机的磨损量数据，调整前和调整后的减速机的驱动动力数据共享至网络大数据服务器，网络大数据服务器对前述数据进行显示，操作者对减速机输入端和输出端的位移数据、当前的传动比、当前的传动间隙数据，以及减速机的磨损量数据，调整前和调整后的减速机的驱动动力数据进行分析，当调整后的减速机的驱动动力数据与人工分析出的减速机的驱动动力数据不符时，可以人工将减速机的驱动动力数据或驱动动力补偿代码数据输入至网络大数据服务器，并通过网络大数据服务器传输至减速机，进而控制减速机运转状态。
为了进一步了解减速机的运转状态或工作状态，实时采集减速机输入端和输出端的温度数据也同时共享至网络大数据服务器，并通过网络大数据服务器进行显示；
同时，网络大数据服务器还根据实时采集的减速机输入端和输出端的位移数据分析运转角度规律、密集运动角度区域、工作时间规律数据，并进行显示，以供操作者实时了解。
如图1所示，本发明实施例还提供一种关节式机器人的关节减速机的控制装置包括：微计算机控制***1、输入端旋转角度传感器2和输出端旋转角度传感器3；
微计算机控制***1根据外部输入的旋转角度指令驱动减速机4，输入端旋转角度传感器2实时检测减速机4的输入端位移数据，并将减速机4的输入端位移数据实时发送给微计算机控制***1；输出端旋转角度传感器3实时检测减速机4的输出端位移数据，并将减速机4的输出端位移数据实时发送给微计算机控制***1；
微计算机控制***1实时接收减速机4的输入端位移数据和输出端位移数据，并根据减速机4的输入端位移数据和输出端位移数据，调整减速机4的驱动动力，以使减速机4的驱动动力适应当前减速机4的工作状态。
在一个优选的实施例中，为了实时了解减速机4的工作温度数据，本发明实施例提供的一种关节式机器人的关节减速机的控制装置还包括输入端温度传感器和输出端温度传感器，输入端温度传感器实时采集减速机4的输入端温度数据，并将输入端温度数据实时发送给微计算机控制***1，输出端温度传感器实时采集减速机4的输出端温度数据，并将输出端温度数据实时发送给微计算机控制***1。
在一个优选的实施例中，为了实现远程信息监测、远程调试、诊断、维修预约、协助用户或制造商改进产品性能，本发明的关节式机器人的关节减速机的控制装置还包括与微计算机控制***1进行信息交互的网络大数据服务器5。
在一个优选的实施例中，为了进一步实现对减速机4的精确控制，微计算机控制***1通过驱动器6驱动减速机4。
在一个优选的实施例中，减速机4包括动力执行装置41和减速机42，动力执行装置41与驱动器6电连接，动力执行装置41的一端连接输入端旋转角度传感器2，动力执行装置41的另一端连接减速机42的一端，减速机42的另一端连接输出端旋转角度传感器3。
本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、***、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(***)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
本发明中应用了具体实施例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (2)
1.一种关节式机器人的关节减速机的控制方法，其特征在于，包括：
实时采集减速机输入端和输出端的位移数据；
实时分析所述减速机输入端和输出端的位移数据，以获取所述减速机当前的传动比数据、当前的传动间隙数据，以及减速机的磨损量数据；
根据所述减速机当前的传动比、当前的传动间隙数据，以及所述减速机的磨损量数据，调整所述减速机的驱动动力，以使所述减速机的驱动动力适应当前所述减速机的工作状态；
所述实时分析减速机输入端和输出端的位移数据，以获取减速机当前的传动比数据、当前的传动间隙数据，以及减速机的磨损量数据，具体包括如下内容：
根据所述减速机输入端和输出端的位移数据，获取所述减速机的运转状态，当所述减速机定向连续运转时，通过所述减速机输入端位移数据和输出端的位移数据的比值计算获取所述减速机当前的传动比；
当所述减速机运转方向变换时，根据 所述减速机的输出端没有位移的时间对应的输入端位移数据，得出所述减速机当前的传动间隙数据；
通过所述减速机当前的传动间隙数据与预设的初始的传动间隙数据进行比较，获取磨损量数据。
2.如权利要求1所述一种关节式机器人的关节减速机的控制方法，其特征在于，所述关节减速机的控制方法还包括：
实时采集所述减速机输入端和输出端的温度数据，并对所述温度数据分别进行分析，当所述输入端温度数据和/或输出端温度数据超过预设温度时，采取报警和/或对所述减速机的降温处理。
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