[发明专利]一种机器人关节电磁制动器的磨损检测方法

说明书

一种机器人关节电磁制动器磨损检测方法，包括：分别在制动器打开和关闭状态下，关节以相同的运动参数运行一段距离，得到关节负载转矩、减速机摩擦力矩、以及在制动器关闭状态下产生的制动力矩的和值曲线；在速度、位置匹配处，将两种状态下分别获得的力矩和值作差，得到制动器的制动力矩；比较测得的制动力矩与安全阈值的大小，判断制动器的磨损情况。与现有技术相比，本公开的有益效果是：(1)无传感器检测，避免了在狭小空间内安装传感器的困难；(2)无需拆卸关节甚至拆卸制动器，可以直接测得制动器的制动力矩，实现了机器人关节制动器的状态监测，并提供异常反馈。

技术领域

本发明涉及协作机器人关节技术领域，特别涉及一种机器人关节电磁制动器的磨损检测方法。

背景技术

随着协作机器人技术的快速发展，协作机器人已开始应用在半导体等尖端行业。因此，协作机器人的制动要求及安全性能也越来越高。制动器作为协作机器人关节制动系统中的重要零部件，其主要作用是机械臂停机时能保持停止状态，以及停电时的紧急制动，特别是在紧急制动时，需要保证机械臂稳定可靠的制动距离要求。目前很多协作机器人采用的机械爪盘式制动器存在滑臂，爪隙等问题，已逐渐满足不了应用行业需求。一些协作机器人关节开始使用电磁制动器来代替机械爪盘式制动器，电磁制动器的原理是：制动器线圈得电时，产生的电磁力克服弹簧力，制动器松开，关节的电机轴可以旋转；制动器线圈失电时，制动器因弹簧的夹紧力而闭合，依靠摩擦力保证电机轴不旋转。通过实践可知，电磁制动器在使用过程中存在磨损，长时间磨损后制动器的制动力矩会下降，制动力矩不足将导致机械臂无法在规定的制动距离范围内停下来，可能发生不可预期的运动，造成重大安全事故。

目前对电磁制动器磨损状态的检测，通常要依赖专门的外部检测设备或加装传感器，如传统的测量制动器转子厚度或气隙的方法，但由于机器人关节封装集成度非常高，体积空间十分有限，加装传感器无疑非常困难，而通过外部检测设备进行检测，要想不拆卸关节而对关节内部的部件直接进行检测也存在较大难度。

发明内容

本公开提供了一种机器人关节电磁制动器的磨损检测方法，其能够不依赖外部检测设备或传感器，实现对制动器磨损状态的检测和反馈。

通常，采用电磁制动器的机器人关节系统包括上位机，伺服安全驱动器，伺服电机，增量编码器，电磁制动器，减速器，关节输出端，和绝对式编码器；其中伺服电机与增量编码器、电磁制动器、减速机输入端同轴安装，绝对式编码器安装在关节输出端，另外的伺服电机、增量编码器、绝对编码器、电磁制动器均与伺服安全驱动器电气连接，伺服安全驱动器根据增量编码器数据进行速度检测，根据绝对式编码器数据进行位置检测，上位机与伺服安全驱动器电气连接，用于发送控制指令和反馈数据。本公开提到的电磁制动器磨损检测方法就通过该系统自身完成。

本公开提供一种机器人关节电磁制动器的磨损检测方法，包括以下步骤：

分别在制动器打开和关闭状态下，使关节从一个固定位置处以一个相同的极小的速度匀速运行相同一段距离，伺服安全驱动器连续记录此时无刷电机电流值和关节位置信息，将所述电流值乘以电机转矩系数，得到关节负载转矩、减速机摩擦力矩、以及在制动器关闭状态下产生的制动力矩的和值曲线；

根据伺服安全驱动器记录的关节速度和位置信息，在速度、位置匹配处，制动器打开和关闭两种状态下分别获得的所述力矩和值作差，并取平均值，得到制动器的制动力矩；

比较测得的制动力矩与安全阈值的大小，判断制动器的磨损情况。

优选地，所述速度、位置匹配以位置为基准，速度在±1％范围内波动视为匹配。

优选地，所述安全阈值的设置方法为：通过多次实验获取机器人制动器安全的制动力矩经验值，设置为阈值。

优选地，在关节开始运动之前还包括预热系统的步骤。

优选地，所述预热系统的方法为：