CN110065063A - 一种机器人伺服电机控制方法 - Google Patents

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欧卫婷
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  • Mechanical Engineering (AREA)
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Abstract

本发明涉及一种机器人伺服电机控制方法，包括：摄像头拍摄机器人前方的环境的视频，图像识别单元将所述视频的每一帧图像发送给图像分析单元，图像分析单元计算出机器人的空间位置；陀螺仪计算机器人的位置和方向，判断机器人的位置和方向是否偏离预设的运行路径；速度传感器获取机器人的当前运行速度和加速度；根据所述空间位置与所述预设路径的偏差量及所述机器人的当前运行速度和加速度，计算出机器人的需要运行的方向及需要运行的速度和加速度，生成伺服电机调节命令，将伺服电机调节命令发送给伺服电机；将所述伺服电机调节命令生成相对应的电压频率，由变频驱动器输出所述电压频率，伺服电机根据所述电压频率调整伺服电机的转速。

Description

一种机器人伺服电机控制方法
技术领域
本发明涉及机器人技术领域，尤其涉及一种机器人伺服电机控制方法。
背景技术
随着机器人技术的不断发展，越来越多的机器人开始替代人类执行各种任务。机器人是自动控制机器(Robot)的俗称，自动控制机器包括一切模拟人类行为或思想与模拟其他生物的机械(如机器狗，机器猫等)。狭义上对机器人的定义还有很多分类法及争议，有些电脑程序甚至也被称为机器人。在当代工业中，机器人指能自动执行任务的人造机器装置，用以取代或协助人类工作。理想中的高仿真机器人是高级整合控制论、机械电子、计算机与人工智能、材料学和仿生学的产物，目前科学界正在向此方向研究开发，但是机器人远程控制还不完善，大数据的应用还没有普及，机器人的数据采集还处于离线状态，机器人深度学习也来自于本机数据的储存。
伺服驱动***(Servo System)简称伺服***，是一种以机械位置或角度作为控制对象的自动控制***，使机器人能够实现自动控制。使用在伺服***中的驱动电机要求具有响应速度快、定位准确、转动惯量(使用在电机***中的伺服电机转动惯量较大，为了能够和丝杠等机械部件直接相连。
现有的机器人在预设的路径行走时，由于计算误差或者环境的影响，容易造成机器人偏移设于的路径，如果不对机器人进行校正和调整，机器人将偏离预设路径越来越远。
因此，如何通过对机器人伺服电机进行控制，及时校正机器人行走方向和速度，使得机器人不偏离预设路径，成为本领域技术人员亟待解决的技术难题。
发明内容
本发明的目的是提供一种机器人伺服电机控制方法，能够过对机器人伺服电机进行控制，及时校正机器人行走方向和速度，使得机器人不偏离预设路径。
为了实现上述目的，本发明提供了一种机器人伺服电机控制方法，包括以下步骤：
1）、摄像头拍摄机器人前方的环境的视频，图像识别单元将所述视频的每一帧图像发送给图像分析单元，图像分析单元计算出机器人的空间位置；
2）、陀螺仪计算机器人的位置和方向，判断机器人的位置和方向是否偏离预设的运行路径；
3）、速度传感器获取机器人的当前运行速度和加速度；
4）、若所述机器人偏移预设的路径，根据所述空间位置与所述预设路径的偏差量及所述机器人的当前运行速度和加速度，计算出机器人的需要运行的方向及需要运行的速度和加速度，生成伺服电机调节命令，将伺服电机调节命令发送给伺服电机；
5）、将所述伺服电机调节命令生成相对应的电压频率，由变频驱动器输出所述电压频率，伺服电机根据所述电压频率调整伺服电机的转速。
优选的，所述图像识别单元包括***、分类器、整合器，所述的***和分类器与摄像头分别连接并接受摄像的视频信息，所述的整合器分别连接***和分类器，所述整合器还连接训练集，所述训练集分别与***、分类器连接。
优选的，所述摄像头输出的视频流逐帧输入到所述***和所述分类器，所述整合器分析所述***和所述分类器的输出结果，决定所述输出结果以及是否向所述训练集添加样本，所述***跟丢时由分类器负责重置，所述***跟踪出的高信任度目标也用来更新分类器。
优选的，所述的摄像头为微型高清数字摄像头。
优选的，所述判断机器人的位置和方向是否偏离预设的运行路径，包括：判断所述位置和方向没有偏离预设的运行路径时，计算下一运行路径中节点与当前位置节点的节点长度，基于当前运行速度、加速度和节点长度计算当前运行时间。
优选的，所述图像分析单元包括视频转换器，所述视频转换器用于将模拟视频信号转换成数字视频信号。
优选的，所述摄像头包括摄像矫正单元，所述摄像矫正单元对采集到的图像数据进行回归分析，回归分析后的数据使用低次多项式进行拟合。
本发明提供的机器人伺服电机控制方法，通过对机器人伺服电机进行控制，及时校正机器人行走方向和速度，使得机器人不偏离预设路径。
附图说明
图1为本发明提供的机器人伺服电机控制方法的一种具体实施方式的流程示意图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。
请参看图1，图1为本发明提供的机器人伺服电机控制方法的一种具体实施方式的流程示意图。
如图1所示，本发明提供了一种机器人伺服电机控制方法，包括以下步骤。
步骤1、摄像头拍摄机器人前方的环境的视频，图像识别单元将所述视频的每一帧图像发送给图像分析单元，图像分析单元计算出机器人的空间位置；
步骤2、陀螺仪计算机器人的位置和方向，判断机器人的位置和方向是否偏离预设的运行路径；
步骤3、速度传感器获取机器人的当前运行速度和加速度；
步骤4、若所述机器人偏移预设的路径，根据所述空间位置与所述预设路径的偏差量及所述机器人的当前运行速度和加速度，计算出机器人的需要运行的方向及需要运行的速度和加速度，生成伺服电机调节命令，将伺服电机调节命令发送给伺服电机；
步骤5、将所述伺服电机调节命令生成相对应的电压频率，由变频驱动器输出所述电压频率，伺服电机根据所述电压频率调整伺服电机的转速。
本发明提供的机器人伺服电机控制方法，通过对机器人伺服电机进行控制，及时校正机器人行走方向和速度，使得机器人不偏离预设路径。
优选的方案中，所述图像识别单元包括***、分类器、整合器，所述的***和分类器与摄像头分别连接并接受摄像的视频信息，所述的整合器分别连接***和分类器，所述整合器还连接训练集，所述训练集分别与***、分类器连接。
优选的方案中，所述摄像头输出的视频流逐帧输入到所述***和所述分类器，所述整合器分析所述***和所述分类器的输出结果，决定所述输出结果以及是否向所述训练集添加样本，所述***跟丢时由分类器负责重置，所述***跟踪出的高信任度目标也用来更新分类器。
优选的方案中，所述的摄像头为微型高清数字摄像头。
优选的方案中，所述判断机器人的位置和方向是否偏离预设的运行路径，包括：判断所述位置和方向没有偏离预设的运行路径时，计算下一运行路径中节点与当前位置节点的节点长度，基于当前运行速度、加速度和节点长度计算当前运行时间。
优选的方案中，所述图像分析单元包括视频转换器，所述视频转换器用于将模拟视频信号转换成数字视频信号。
优选的方案中，所述摄像头包括摄像矫正单元，所述摄像矫正单元对采集到的图像数据进行回归分析，回归分析后的数据使用低次多项式进行拟合。通过摄像矫正单元可以大大降低环境图像中噪音的影响，可以获取更准确的位置信息。
以上依据图式所示的实施例详细说明了本发明的构造、特征及作用效果，以上所述仅为本发明的较佳实施例，但本发明不以图面所示限定实施范围，凡是依照本发明的构想所作的改变，或修改为等同变化的等效实施例，仍未超出说明书与图示所涵盖的精神时，均应在本发明的保护范围内。

Claims (7)

1.一种机器人伺服电机控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
1）、摄像头拍摄机器人前方的环境的视频，图像识别单元将所述视频的每一帧图像发送给图像分析单元，图像分析单元计算出机器人的空间位置；
2）、陀螺仪计算机器人的位置和方向，判断机器人的位置和方向是否偏离预设的运行路径；
3）、速度传感器获取机器人的当前运行速度和加速度；
4）、若所述机器人偏移预设的路径，根据所述空间位置与所述预设路径的偏差量及所述机器人的当前运行速度和加速度，计算出机器人的需要运行的方向及需要运行的速度和加速度，生成伺服电机调节命令，将伺服电机调节命令发送给伺服电机；
5）、将所述伺服电机调节命令生成相对应的电压频率，由变频驱动器输出所述电压频率，伺服电机根据所述电压频率调整伺服电机的转速。
2.根据权利要求1所述的机器人伺服电机控制方法，其特征在于，所述图像识别单元包括***、分类器、整合器，所述的***和分类器与摄像头分别连接并接受摄像的视频信息，所述的整合器分别连接***和分类器，所述整合器还连接训练集，所述训练集分别与***、分类器连接。
3.根据权利要求2所述的机器人伺服电机控制方法，其特征在于，所述摄像头输出的视频流逐帧输入到所述***和所述分类器，所述整合器分析所述***和所述分类器的输出结果，决定所述输出结果以及是否向所述训练集添加样本，所述***跟丢时由分类器负责重置，所述***跟踪出的高信任度目标也用来更新分类器。
4.根据权利要求1所述的机器人伺服电机控制方法，其特征在于，所述的摄像头为微型高清数字摄像头。
5.根据权利要求1所述的机器人伺服电机控制方法，其特征在于，所述判断机器人的位置和方向是否偏离预设的运行路径，包括：判断所述位置和方向没有偏离预设的运行路径时，计算下一运行路径中节点与当前位置节点的节点长度，基于当前运行速度、加速度和节点长度计算当前运行时间。
6.根据权利要求1所述的机器人伺服电机控制方法，其特征在于，所述图像分析单元包括视频转换器，所述视频转换器用于将模拟视频信号转换成数字视频信号。
7.根据权利要求1所述的机器人伺服电机控制方法，其特征在于，所述摄像头包括摄像矫正单元，所述摄像矫正单元对采集到的图像数据进行回归分析，回归分析后的数据使用低次多项式进行拟合。
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