[发明专利]解角器定位系统、机器人及其方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于机器人的解角器定位系统。

背景技术

之前已经知晓使用解角器作为工业机器人中的位置传感器。为了实现借助于这样的解角器所获得的位置值的所期望的高精度，解角器通常被配置为使得轴线的操作范围覆盖解角器的多个旋转周。这例如可以通过将解角器按照在经由齿轮驱动机器人轴线的电机的传动轴上来实现。然而，这种解决方案的缺陷在于，解角器信号并没有给出轴线位置的明确指示。因此，设备必须补充以计数器、存储器等形式的电子构件，它们对轴线在此刻处于哪个解角器旋转周内进行持续追踪。这些构件必须在将机器人投入服务时进行复位，并且随后在机器人的电压源的每次电压中断或其它关机之后进行复位。这些所谓的同步操作需要时间和手动工作。因此，还知晓所谓的绝对测量位置传感器系统，即在不需要任何同步操作的情况下提供机器人轴线位置的明确且准确的确定的系统。已经提出了利用每条机器人轴线的两个解角器来设计这样的系统。一个解角器被布置为在机器人轴线在其操作范围的极限之间进行移动时旋转多个旋转周，因此可能做出位置的准确确定。另一个的解角器被布置为当机器人轴线在其操作范围的极限之间进行移动时旋转小于一个旋转周，并且借助于该解角器，可以关于第一解角器处于哪个旋转周之内而获得明确的确定。

因此，通过将两个解角器的输出信号相结合，可以获得机器人轴线的位置的明确确定。然而，该解决方案在每个机器人轴线需要两个解角器，并且因此是复杂且昂贵的。在这样的每个机器人轴线使用两个解角器的位置传感器设备中，这些已经被连接至对于所有机器人轴线共用的控制系统，该系统因此包括用于解角器的供给和感知构件。由于每个解角器具有三个绕组，因此解角器和控制系统之间就需要扩展线缆布置。这样的线缆布置将是昂贵且庞大的。每个机器人轴线具有两个解角器的绝对测量位置传感器系统尤其如此。根据EP-A-177901已知，通过为每个机器人轴线布置如下的两个传感器而提供一种用于工业机器人的绝对测量位置传感器系统，上述两个传感器即解角器和具有用于感知移动方向并且对轴线的累计转数进行计数的相关联电路的脉冲传感器。在正常操作中，从脉冲传感器的感知电路所获得的每条轴线的总转数在计算电路中与从相同轴线的解角器所获得的每个旋转周内的角位置相结合。在供电电压中断的情况下，具有相关联读取电路的脉冲传感器从电池进行供电并且存储在电压中断期间独立于机器人移动而正确指示轴线总转数的值。脉冲传感器可以从具有低开关比的振荡器进行馈电以便减少电池供电间隙期间的功耗。因此，在该已知系统中，具有高电流消耗的解角器在电池馈电间隔期间并不使用，但是该解角器被补充以另一种类型的位置传感器——自身具有低功耗的脉冲传感器。在从EP-A1-0177901所知的系统中，每条轴线因此需要一个解角器以及一个具有相关联的感知和存储电路的传感器。典型的工业机器人具有六条轴线，并且绝对测量功能因此以相当的复杂度以及机器人价格提高为代价所获得。另外，从EP-A1-0406740获知一种用于工业机器人的绝对测量位置传感器系统，其以高准确性确定轴线位置但是在传感器单元和所要求的线缆布置方面具有相对简单且廉价的设计。

发明内容

处于电池模式的机器人通常消耗大量的电池电力，这就要求采用大型且昂贵的电池。通常期望能够提供要求较小且较为廉价的电池而仍然允许同样的安全性方面的机器人。

本发明的目标是提供一种允许机器人需要较低能量消耗的解角器定位系统。

根据本发明的该目标由一种如所附权利要求所定义的解角器定位系统而实现。

当机器人处于电池模式时，串行测量板上的脉冲发生器向解角器中的激励线圈发出脉冲。解角器利用信号x和y作出回应，它们被发送到两个比较器中，参见图8a。如果来自解角器的信号为正，则从比较器读出数字1。当解角器转动一个旋转周时，x和y的电压能够由圆圈所表示。来自两个比较器的值显示出解角器处于哪个象限之中。通过对象限的变化进行计数，能够利用1/4旋转周的分辨率来评估解角器的位置，参见图8b。为了正确评估，轴线可能不会在所测量的样本之间转动超过1/4旋转周。

显著的电力被用来从该脉冲发生器发出脉冲并且对微控制器进行供电以处理该脉冲。为了降低功耗，脉冲频率可以尽可能低。当机器人轴线保持禁止时，脉冲频率可以为低，但是其必须在轴线开始移动时增大以便不会丢失任何象限变化信息。