[发明专利]用于模块化机械手关节的控制系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种机械手控制方法，更具体的说，本发明主要涉及一种用于模块化机械手关节的控制系统及方法。

背景技术

    机器人技术是一个多学科综合发展的领域，近年来随着我国在机器人相关技术的快速发展，特别是在精密机械加工、电子元器件与材料、计算机技术、自动控制、光学等方面取得的长足进步，机器人技术在用户定制化、尤其是在特殊环境下的机器人应用将有长足的发展。机器人系统的设计，可以依据具体的工作需求，对模块化的关节进行不同的组合设计，即可形成不同应用下的机器人，因此，关节控制的精度，直接决定了机器人性能的优劣。目前很多机械手存在体积庞大、线缆繁多，不利于机械手长期运行和维护，尤其在某些特定的恶劣工作环境中，对机械手有机构小型化、线缆简约化的要求。目前，国内关于机器人关节的模块化控制系统和控制方法介绍的还很少，缺乏一种模块化的、适用于恶劣场合、可靠性好的模块化控制系统，因而有必要对此做进一步的研究和改进。

发明内容

本发明的目的之一在于针对上述不足，提供一种用于模块化机械手关节的控制系统及方法，以期望解决现有技术中机械手体积庞大，线缆繁多，不利于机械手长期运行和维护等技术问题。

为解决上述的技术问题，本发明采用以下技术方案：

本发明一方面提供了一种用于模块化机械手关节的控制系统，所述的系统包括至少一个控制单元，所述控制单元中包括关节前旋转变压器、关节后旋转变压器、控制模块与解码模块，其中：

所述关节前旋转变压器与关节后旋转变压器用于获取电机旋转位置信息及实际关节旋转的位置信息；

所述解码模块用于对关节前旋转变压器与关节后旋转变压的位置信息进行实时采集，并判断两路位置信息变化的误差是否在允许的阈值范围内呈线性变化，如判断结果为是，则将两路位置信息的平均值作为旋变信号转换为编码器信号传输至控制模块，反之则将关节后旋转变压的位置信息直接传输至控制模块，并以关节后旋转变压的位置信息在上位机进行刷新显示，且在两路位置信息选择确定一路可信的位置信息作为旋变信号转换为编码器信号传输至控制模块；

所述控制模块用于对电机的位置、速度进行控制，并将编码器信号或关节后旋转变压的位置信息向上位机进行反馈；所述的控制模块还接入通信网络，用于通过通信网络与上位机进行通信，上位机通过控制模块在通信网络中的地址对其进行控制。

作为优选，进一步的技术方案是：所述解码模块判断两路位置信息变化的误差是否在允许的阈值范围内呈线性变化的结果为否时，还同时终止电机闭环控制，断开使能并提示报警。

更进一步的技术方案是：所述系统中还包括气动模块，所述气动模块也接入通信网络，用于对关节气缸及电磁阀的启闭进行控制，并通过通信网络向上位机进行状态反馈，且通过通信网络与控制模块进行通信。

更进一步的技术方案是：所述系统中包括多个控制单元，所述每个单元中的控制模块与气动模块均接入通信网络，用于由多个控制单元中的控制模块与气动模块通过预设的地址，在通信网络中与上位机进行通信。

更进一步的技术方案是：所述关节前旋转变压器安装在电机末端，关节后旋转变压器安装在旋转关节出轴线上。

本发明另一方面还提供了一种用于模块化机械手关节的控制方法，其特征在于所述的方法包括如下步骤：

步骤A、关节前旋转变压器与关节后旋转变压器获取电机旋转位置信息及实际关节旋转的位置信息；

步骤B、解码模块对关节前旋转变压器与关节后旋转变压的位置信息进行实时采集，并判断两路位置信息变化的误差是否在允许的阈值范围内呈线性变化，如判断结果为是，则将两路位置信息的平均值作为旋变信号转换为编码器信号传输至控制模块，反之则将关节后旋转变压的位置信息直接传输至控制模块，并以关节后旋转变压的位置信息在上位机进行刷新显示，且在两路位置信息选择确定一路可信的位置信息作为旋变信号转换为编码器信号传输至控制模块；

步骤C、控制模块通过通信网络与上位机进行通信，将编码器信号或关节后旋转变压的位置信息向上位机进行反馈。

作为优选，进一步的技术方案是：所述步骤B中解码模块判断两路位置信息变化的误差是否在允许的阈值范围内呈线性变化的结果为否时，还同时终止电机闭环控制，断开使能并提示报警。

更进一步的技术方案是：所述的方法还包括步骤D、气动模块对关节气缸及电磁阀的启闭进行控制，并通过通信网络向上位机进行状态反馈，且通过通信网络与控制模块进行通信。