CN207664905U - 机器人关节直流无刷电机的控制*** - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种机器人关节直流无刷电机的控制***，包括与机器人直流无刷电机连接的FOC驱动模块、与所述FOC驱动模块连接的控制器、与所述控制器连接的第一编码器和与所述控制器连接的第二编码器，所述控制器用于发送所述第一输出位置和第二输出位置至FOC驱动模块，以对所述直流无刷电机进行驱动。本实用新型解决了现有技术中存在，对于机器人关节电机输出控制过程中，由于变速箱的齿轮加工精度以及运行磨损所导致的电机实际运行角度存在偏差，所引起的对于电机所驱动的关节执行动作有误差的技术问题，以提高电机输出位置精度和直流无刷电机控制精度。
Description
技术领域
本实用新型属于电机控制技术领域，尤其涉及一种机器人关节直流无刷电机的控制***。
背景技术
目前，对于机器人的关节控制而言，位置精度以及速度控制是关键。由于机器人需要模拟人类的动作，因此其动作的速度要求范围比较宽，一些比较特别的关节：如手臂由于臂展比较长，手臂上抬以及下放的力矩差别比较大。现有的对于关节的电机控制***多数为利用单个编码器，存在以下缺陷：在一些需要大力矩的关节部位如手臂、腰部，肘部运动时，考虑到机器人的体积和重量，往往采用小体积的电机配合大倍数变速箱来提高其输出扭矩。由于变速箱的齿轮加工精度以及运行磨损，在运行的过程中，虚位的存在导致磁编反馈的位置信息折算到电机的转子位置，两者之间会有差异，而且随着变速箱的进一步磨损，这种情况愈发严重，可能导致电机的实际运行角度出现比较大偏差；即机器人的关节基于现有控制***所形成的动作存在误差。
因此，现有技术有待于改善。
实用新型内容
本实用新型的主要目的在于提出一种机器人关节直流无刷电机的控制***，旨在解决现有技术中存在的对于机器人关节电机输出控制过程中，由于变速箱的齿轮加工精度以及运行磨损所导致的电机实际运行角度存在偏差，所引起的对于电机所驱动的关节执行动作有误差的技术问题，以提高电机输出位置精度。
为了解决上述技术问题，本实用新型的机器人关节直流无刷电机的控制***，包括与机器人直流无刷电机连接的FOC驱动模块、与所述FOC驱动模块连接的控制器、与所述控制器连接的第一编码器和与所述控制器连接的第二编码器，所述第一编码器用于检测所述直流无刷电机内变速箱的减速齿轮的第一输出位置，所述第二编码器用于检测所述直流无刷电机中转子的第二输出位置，所述控制器用于发送所述第一输出位置和第二输出位置至FOC驱动模块，以对所述直流无刷电机进行驱动。
优选地，所述第一编码器包括旋转角度传感器，所述旋转角度传感器设置在所述直流无刷电机的减速箱内。
优选地，所述第二编码器包括旋转角度传感器，所述旋转角度传感器设置在所述直流无刷电机的转子尾部。
本实用新型具有以下有益效果：基于第一编码器、第二编码器和控制器设置，使得控制器传送所检测到的直流无刷电机内变速箱的减速齿轮的第一输出位置和直流无刷电机中转子的第二输出位置给FOC驱动模块，以对于直流无刷电机进行驱动；提高了直流无刷电机的输出准确性。
附图说明
图1为本实用新型中机器人关节直流无刷电机的控制***的结构示意图。
本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
参考图1，图1为本实用新型中机器人关节直流无刷电机的控制***的结构示意图。
如图1所示，本实用新型的机器人关节直流无刷电机的控制***(虚线框内)，包括与机器人直流无刷电机10连接的FOC驱动模块20、与所述FOC驱动模块20连接的控制器30、与所述控制器30连接的第一编码器50和与所述控制器30连接的第二编码器40，所述第一编码器50用于检测所述直流无刷电机10内变速箱的减速齿轮的第一输出位置，所述第二编码器40用于检测所述直流无刷电机10中转子的第二输出位置，所述控制器30用于发送所述第一输出位置和第二输出位置至FOC驱动模块20，以对所述直流无刷电机10进行驱动。本实施例中，机器人直流无刷电机10是与关节连接的，作为机器人关节的动力源；FOC驱动模块是矢量控制模块，是一种现有的利用变频器(VFD)控制三相直流电机的技术，利用调整变频器的输出频率、输出电压的大小及角度，来控制电机的输出。本实施例的有益效果是：基于第一编码器、第二编码器和控制器设置，使得控制器传送所检测到的直流无刷电机内变速箱的减速齿轮的第一输出位置和直流无刷电机中转子的第二输出位置给FOC驱动模块，以对于直流无刷电机进行驱动；相较于现有大多数单编码器是仅对于变速箱输出位置进行检测并反馈至驱动模块，本实施例设置了2个编码器，将直流无刷电机中转子的第二输出位置反馈给驱动模块，以提高了直流无刷电机的输出准确性。其中，变速箱是设置于直流无刷电机内的变速装置；而转子是所述变速箱的旋转部件，用于实现机械能和电能转换。
作为上述实施例的优选，所述第一编码器包括旋转角度传感器，所述旋转角度传感器设置在所述直流无刷电机的减速箱内；本优选实施例对于第一编码器进行种类以及设置位置的限定，以通过对于变速箱中减速齿轮的预设时间段内的旋转角度大小，将其反馈给控制器；然后控制器基于所述旋转角，度大小将第一输出位置反馈至FOC驱动模块以对直流无刷电机进行驱动。同样地，所述第二编码器包括旋转角度传感器，所述旋转角度传感器设置在所述直流无刷电机的转子尾部；这个优选实施例对于第二编码器的种类和设置位置进行限定，以通过对于转子转动过程中预设时间段旋转角度大小，以计算所述转子实际位置；并将所转子实际位置将其发送至控制器，控制器基于预设计算规则，计算出当前转子实际输出位置；即第二输出位置，将其反馈至FOC驱动模块；以实时调整，达到精确控制。
文中，所述FOC驱动模块的驱动方法如下：
(1)将电流读取模块测量的马达三相电流经过Clark变换将其从三相静止坐标系变换到两相静止坐标系A和B.
(2)A和B与转子实际输出位置C结合，经过Park变换,从两相静止坐标系变换到两相旋转坐标系D和E.
(3)通过第一编码器测量的转子角速度ωr(旋转角度传感器获取的)与预设转速ω1(基于所述第一输出位置G计算)进行比较，并通过PI调节器产生交轴参考电流F.
(4)交轴参考电流F与实际反馈的交轴电流G进行比较，取交轴参考电流F为0。再经过PI调节器，转化为电压Vqs和Vds。
(5)经过PARK逆变换将Vqs和Vds转换成为Vα和Vβ。
(6)电压Vα和Vβ经过Clark逆变换和SVPWM模块调制为六路开关信号输出到三相逆变器从而控制直流无刷电机运行；其中，直流无刷电机由电动机主体和驱动器组成，是一种现有的机电一体化产品。
以上仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。
Claims (3)
1.一种机器人关节直流无刷电机的控制***，其特征在于，包括与机器人直流无刷电机连接的FOC驱动模块、与所述FOC驱动模块连接的控制器、与所述控制器连接的第一编码器和与所述控制器连接的第二编码器，所述第一编码器用于检测所述直流无刷电机内变速箱的减速齿轮的第一输出位置，所述第二编码器用于检测所述直流无刷电机中转子的第二输出位置，所述控制器用于发送所述第一输出位置和第二输出位置至FOC驱动模块，以对所述直流无刷电机进行驱动。
2.如权利要求1所述机器人关节直流无刷电机的控制***，其特征在于，所述第一编码器包括旋转角度传感器，所述旋转角度传感器设置在所述直流无刷电机的变速箱内。
3.如权利要求1所述机器人关节直流无刷电机的控制***，其特征在于，所述第二编码器包括旋转角度传感器，所述旋转角度传感器设置在所述直流无刷电机的转子尾部。
Priority Applications (1)
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| CN201721862263.9U CN207664905U (zh) | 2017-12-27 | 2017-12-27 | 机器人关节直流无刷电机的控制*** |
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Publications (1)
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Family Applications (1)
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| CN201721862263.9U Active CN207664905U (zh) | 2017-12-27 | 2017-12-27 | 机器人关节直流无刷电机的控制*** |
Country Status (1)
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2017
- 2017-12-27 CN CN201721862263.9U patent/CN207664905U/zh active Active
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