专利名称：机械手运行末端最小振幅控制装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种工业机器人智能控制系统，特别是一种机械手运行末端最小振幅控制装置。
背景技术：
在机器人控制系统中，通常采用由伺服驱动器和编码器组成的闭环回路控制电机，使其运转到预定位置。电机到达预定位置时，由于惯性因素会继续向前运行，在闭环反馈作用下，电机编码器将电机位置偏离量反馈给伺服驱动器，伺服驱动器根据电机位置偏移量以适当的增益控制电机到达一个新的位置。这种模拟增益需要根据电机末端振幅调整到一个合适的数值，事先写入到伺服驱动器中，从而使电机末端运行振幅减小。生产实际中，如果遇到负载变化、机械结构调整、电机运行加速度等异常工况，这个增益需要重新调整；另一方面，机械手在抓取不同产品时，由于负载差异，也难以将电机末端振幅控制在最小范围。
发明内容本实用新型的目的是要提供一种机械手运行末端最小振幅控制装置，它能够有效地实现机械手运行动作的精准控制，可靠地适应不同操作环境、差异负载状态和不规律运动节奏等复杂工况。
设计一种由控制与伺服机构和执行机构组成的机械手运行末端最小振幅控制装置，控制与伺服机构设置有依次连接的上位控制器、位置伺服模块、速度伺服模块和电流伺服模块；执行机构设置有依次连接的电机、编码器、机械末端和三轴加速度传感器；控制与伺服机构同执行机构相互连接。执行机构通过电机和电流伺服连接控制与伺服机构，实现电流信号与电流反馈的信号传递。执行机构通过编码器分别连接速度伺服模块和位置伺服模块，实现速度与位置反馈信号的传递。执行机构通过三轴加速度传感器和上位控制器连接控制与伺服机构，实现振幅信号的反馈。本实用新型的有益效果是:由于执行机构通过三轴加速度传感器和上位控制器连接控制与伺服机构，因而能够在机械手运行末端采集到最小振幅信号，并且通过上位机实现对电机运行姿态的精准控制。同时由于执行机构通过编码器分别连接速度伺服模块和位置伺服模块，因而能够通过位置增益信号和速度增益信号控制电机运行姿态。另外由于执行机构通过电机和电流伺服模块连接控制与伺服机构，因而能够通过电流信号控制电机的运转。本实用新型还具有结构简单、控制可靠、环境适应性强、智能化程度高的优点。
图1是结构原理和控制信号框图。图中，1、控制与伺服机构，2、执行机构，3、上位控制器，4、位置伺服模块，5、速度伺服模块，6、电流伺服模块，7、电机，8、编码器，9、机械末端，10、三轴加速度传感器，11、位置指令，12、位置增益，13、速度增益，14、积分增益，15、位置反馈，16、速度反馈，17、电流反馈，18、振幅反馈。
具体实施方式
以下结合附图提供的实施例分二个部分对本实用新型进一步说明。第一，结构组成。所述实施例包括:控制与伺服机构(I)、执行机构⑵；控制与伺服机构(I)包括:上位控制器(3)、位置伺服模块(4)、速度伺服模块
(5)、电流伺服模块(6)；执行机构(2)包括:电机(7)、编码器(8)、机械末端(9)、三轴加速度传感器
(10)；控制信号包括:位置指令(11)、位置增益(12)、速度增益(13)、积分增益(14)、位置反馈(15)、速度反馈(16)、电流反馈(17)、振幅反馈(18)。第二，控制过程。电机(7)运行时，连接在电机(7)上的编码器⑶将电机(7)当前位置信息实时传送到位置伺服模块(4)，这一过程产生位置反馈(15)。位置伺服模块(4)根据位置反馈
(15)，实时调整控制电机(7)位置。电机(7)运行时，电流伺服模块(6)将电机(7)运行时的电流信息实时传送到电流伺服模块(6)的输入，这一过程产生电流反馈(17)。电流伺服模块(6)根据电流反馈，实时调整控制电机(7)运行时的电流；电机(7)运行时，速度伺服模块(5)定时采集位置反馈(15)，根据位置反馈(15)变化的频率，产生电机(7)的速度反馈(16)，速度伺服模块(5)根据速度反馈(16)，实时调整输出马达的速度；运行时，受上位控制器(1)的控制，控制与伺服机构(I)和执行机构(2)组成的闭环回路控制电机(7)运转到预定的位置。电机(7)到达预定位置时，电机(7)连接的机械末端(9)由于惯性因素会继续向前运行，从而产生振幅。
在闭环反馈作用下，三轴加速度传感器(10)测量机械末端(9)的加速度，并把机械末端(9)的加速度反馈给上位控制器(3)，上位控制器(3)通过计算，修改控制与伺服机构(I)的位置指令(11)、位置增益(12)、速度增益(13)、积分增益(14)的信号值，通过位置伺服模块(4)、速度伺服模块(5)和电流伺服模块(6)控制电机(7)的运行，使电机(7)在制动末尾时段减小加速度，从而降低机械末端(9)的振幅。
权利要求1.一种机械手运行末端最小振幅控制装置，它由控制与伺服机构(I)和执行机构(2)组成，其特征在于:控制与伺服机构(I)设置有依次连接的上位控制器(3)、位置伺服模块(4)、速度伺服模块(5)和电流伺服模块(6);执行机构(2)设置有依次连接的电机(7)、编码器(8)、机械末端(9)和三轴加速度传感器(10);控制与伺服机构⑴与执行机构⑵相互连接。
2.根据权利要求1所述的机械手运行末端最小振幅控制装置，其特征在于:执行机构(2)通过电机(7)和电流伺服模块(6)连接控制与伺服机构(I)，实现电流信号与电流反馈的信号传递。
3.根据权利要求1所述的机械手运行末端最小振幅控制装置，其特征在于: 执行机构(2)通过编码器(8)分别连接速度伺服模块(5)和位置伺服模块(4)，实现速度与位置反馈信号的传递。
4.根据权利要求1所述的机械手运行末端最小振幅控制装置，其特征在于: 执行机构(2)通过三轴加速度传感器(10)和上位控制器(3)连接控制与伺服机构(I)，实现振幅信号的反 馈。
专利摘要本实用新型是一种用于工业机器人智能控制的机械手运行末端最小振幅控制装置。它由控制与伺服机构和执行机构组成，控制与伺服机构设置有依次连接的上位控制器、位置伺服模块、速度伺服模块和电流伺服模块；执行机构设置有依次连接的电机、编码器、机械末端和三轴加速度传感器；控制与伺服机构与执行机构相互连接。执行机构通过电机和电流伺服连接控制与伺服机构，执行机构通过编码器分别连接速度和位置伺服模块，执行机构通过三轴加速度传感器和上位控制器连接控制与伺服机构。它利用三轴加速度传感器反馈振幅信号，上位控制器输出位置指令，使电机末端运行振幅减小。本实用新型具有结构简单、控制可靠、环境适应性强和智能化程度高的优点。
文档编号B25J13/00GK203109954SQ20132008879
公开日2013年8月7日 申请日期2013年2月27日 优先权日2013年2月27日
发明者郭锋洁 申请人:湖北铁人机器人自动化有限公司