专利名称：机器人控制器脉冲同步调整方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明属于机器人控制器脉冲控制方法及装置，尤指一种机器人控制器向多台电机驱动器发送指令的一种同步方法及其装置。
背景技术：
在机器人控制领域内，如何能让电机按预期的轨迹平稳安全的运行是决定机器人性能的关键问题。合理的调节电机驱动器参数，对电机的变速运行进行适当的插补运算往往是解决此问题的最佳答案，但控制器对驱动器脉冲发送的时间间隔控制却是保证电机平稳运行的先决条件，往往被忽视。运用DSP进行电机控制时，通常采用轨迹插值和调节驱动器控制参数的方法提升电机的控制性能，但由于机器人控制器进行多任务处理，难以实现较高的实时性，其发送指令的时刻往往会存在几十到几百微秒的偏差，这种指令时刻的偏差将导致电机在运行过程中出现波动现象，严重时甚至丢码影响机器人定位精度。
发明内容
本发明针对以上问题提出了一种采用同步调整方法及其装置对机器人控制器同步指令的时间进行调整，实现电机的平稳运行并避免丢码情况的发生。本发明的技术方案提供一种机器人控制器脉冲同步调整方法，包括以下步骤:接收机器人控制器发送的进行同步调整的指令；获取机器人控制器的指令时间；根据所述指令时间与机器人控制器的周期值进行对比的结果进行脉冲同步调整；根据所述同步调整的结果进行脉冲的输出运算；所述根据指令时间与机器人控制器的周期值进行对比的结果进行脉冲同步调整具体为:若所述指令时间小于设定的机器人控制器的周期最小值，修改定时器同步时间，进行正常的时钟同步和脉冲发送；若机器人控制器指令时间大于设定的机器人控制器的周期最小值小于机器人控制器的周期最大值，不修改定时器同步时间，脉冲通过系统中断程序进行发送；若机器人控制器指令时间大于机器人控制器的周期最大值，开启下电保护和脉冲输出禁止功能。另一方面，本发明实施例还提供了一种机器人控制器脉冲同步调整装置，包括一机器人控制器、一设置于机器人脉冲控制器中的DSP数字信号处理器，所述机器人控制器用于向所述DSP数字信号处理器发送同步调整的指令；所述DSP数字信号处理器用于根据机器人控制器的指令时间与机器人控制器的周期值进行对比的结果进行脉冲的同步调整，并根据同步调整的结果进行脉冲的输出运算；
所述根据指令时间与机器人控制器的周期值进行对比的结果进行脉冲同步调整具体为:若所述指令时间小于设定的机器人控制器的周期最小值，修改定时器同步时间，进行正常的时钟同步和脉冲发送；若机器人控制器指令时间大于设定的机器人控制器的周期最小值小于机器人控制器的周期最大值，不修改定时器同步时间，脉冲通过系统中断程序进行发送；若机器人控制器指令时间大于机器人控制器的周期最大值，开启下电保护和脉冲输出禁止功能。本发明机器人控制器脉冲同步调整装置及方法的较佳实施方式中，所述脉冲控制器包括一设有计数寄存器的DSP数字信号处理器，所述DSP数字信号处理器接收来自所述机器人控制器的指令，所述计数寄存器采用连续增计数模式，每过一个DSP事件管理器模块内部时钟周期所述计数寄存器操作一次，所述机器人控制器每发送一次同步指令，所述计数寄存器前后两次计数差值乘以DSP事件管理器模块内部时钟周期值，再与机器人控制器周期值进行对比，并根据对比结果进行时间的同步调整。本发明保证在以往合理调节驱动器参数等措施的基础上，运用DSP对电机进行控制，采用其内部模块对机器人控制器脉冲指令的时间间隔进行纳秒级判断进而控制脉冲输出的方式。在点焊、弧焊机器人的实际运行中使电机的运行更加平稳，机器人的定位精度更加准确。在脉冲输出之前加一个同步调整函数，可避免电机不平稳运行的情况，降低了现场的事故率；通过大量实验测试，采用本方法可使机器人较为准确的进行定位操作，提高了生产质量和生产效率。
图1是本发明机器人控制器脉冲同步调整方法的较佳实施方式的流程图；图2是本发明机器人控制器脉冲同步调整装置的较佳实施方式的结构框图；图3是图2中的脉冲控制器的硬件原理框图。
具体实施例方式为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。请参阅图1，本发明机器人控制器脉冲同步调整方法的较佳实施方式的同步调整机制的流程，具体步骤如下:步骤SI，接收机器人控制器发送的进行同步调整的指令。具体的，定义变量TlCNT_old，TlCNT_new, N (N为脉冲输出拍数)。系统初始化时禁止事件管理器内部定时器操作。当所述机器人控制器10发送上电指令时使能定时器，此时所述计数寄存器将计数值赋给变量TlCNT_old。当脉冲控制器接收到机器人控制器发送的进行同步调整的指令后，将所述计数寄存器的计数值赋给变量TlCNT_new。步骤S2，获取机器人控制器的指令时间。脉冲控制器中包含一设有计数寄存器的DSP数字信号处理器，当接收到机器人控制器的指令后，所述计数寄存器采用连续增计数的模式，每过一个DSP事件管理器模块内部时钟周期计数寄存器操作一次。通过查询方式读取计数寄存器的计数值，机器人控制器每发送一次同步指令，计数寄存器将前后两次计数的差值乘以DSP事件管理器模块内部时钟周期，所得的值即为机器人控制器的指令时间。步骤S3，根据所述指令时间与机器人控制器的周期值进行对比的结果进行脉冲同
步调整。将步骤2得出的机器人控制器的指令时间与机器人控制器周期值T (例如，本发明机器人控制器周期值T为10ms-23ms内的整数值)相减进行对比得出对比结果。所述机器人控制器10每发送一次同步指令，所述脉冲控制器20接收到同步指令，变量TlCNT_new和变量TlCNT_old的值进行更新。两变量计数值的差与机器人控制器的周期值T进行对比，判断机器人控制器指令时间是否超出允许范围并进行同步调整。具体为，若在规定的范围内小于设定的最小值，即(TlCNT_new-TlCNT_old)-机器人控制器周期值T <最小值，修改定时器同步时间，进行正常的时钟同步和脉冲发送。例如，上动电初，接收所述机器人控制器10发同步指令时，定时器中断时间进行归零调整。所述计数寄存器开始操作记为TlCNT_old，脉冲发一拍，其余(N-1)拍在中断程序中发。所述机器人控制器10再一次发同步指令时，所述计数寄存器操作记为TlCNT_new，判断若(TlCNT_new-TlCNT_old)-机器人控制器周期值T <最小值，脉冲输出N拍，进行正常的时钟同步和脉冲发送，中断定时器归零，脉冲发一拍，其余(N-1)拍在中断程序中发。判断两变量计数值的差与机器人控制周期值进行对比，若大于设定的最小值小于最大值，即最小值< (TlCNT_neW-TlCNT_old)-机器人控制器周期值T <最大值，不修改定时器同步时间，脉冲通过系统中断程序进行发送，即中断定时器不归零，脉冲共发(N-1)拍全在中断中。判断两变量计数值的差与机器人控制周期值进行对比，若超出规定范围，即(TlCNT_neW-TlCNT_old)-机器人控制器周期值T >最大值，开启下电保护和脉冲输出禁止功能。本发明机器人控制器脉冲同步调整方法的较佳实施方式中进行调整次数统计，定义次数统计变量AdjustCount,系统初始化时AdjustCount清零。在规定时间内接收到同步帧，认为同步正常不进行计数，否则认为同步异常AdjustCount加I。如果小于规定范围认为校对成功，进行正常的同步调整和脉冲第一拍发送，余下的脉冲通过系统定时器中断进行发送；如果大于规定的最小值小于最大值，认为校对不成功，不进行时钟同步和脉冲的第一拍发送，输出脉冲通过系统定时器中断进行发送，否则下电报错。所述机器人控制器10给上动力电指令时，所述DSP数字信号处理器21的事件管理器模块使能定时器，开启其内部定时器、所述计数寄存器。当第一次同步帧来时，此时所述计数寄存器将计数值赋给变量TlCNT_old。同步再来时，得所述计数寄存器的计数值给变量TlCNT_new。每次调整后，即经过所述脉冲控制器20判断之后，将TlCNT_new的值赋给TlCNT_old。以此循环。步骤S4，根据所述同步调整的结果进行脉冲的输出运算。通过所述DSP数字信号处理器的事件管理器模块内部定时器进行时间的同步调整之后，根据调整的结果进行脉冲的输出运算，并将运算结果传送给驱动器用以控制电机的转动，所述电机用以控制机器人本体的运动。通过实施本发明，保证在以往合理调节驱动器参数等措施的基础上，运用DSP对电机进行控制，采用其内部模块对机器人控制器脉冲指令的时间间隔进行纳秒级判断进而控制脉冲输出的方式。在点焊、弧焊机器人的实际运行中使电机的运行更加平稳，机器人的定位精度更加准确。在脉冲输出之前加一个同步调整函数，可避免电机不平稳运行的情况，降低了现场的事故率；通过大量实验测试，采用本方法可使机器人较为准确的进行定位操作，提高了生产质量和生产效率。 请参阅图2，本发明实施例还提供了 一种机器人控制器脉冲同步调整装置，包括一机器人控制器10、一设置于机器人脉冲控制器20中的DSP数字信号处理器21，所述机器人控制器10用于向所述DSP数字信号处理器21发送同步调整的指令；所述DSP数字信号处理器21用于根据机器人控制器的指令时间与机器人控制器的周期值进行对比的结果进行脉冲的同步调整，并根据同步调整的结果进行脉冲的输出运算。所述根据指令时间与机器人控制器的周期值进行对比的结果进行脉冲同步调整具体为:若所述指令时间小于设定的机器人控制器的周期最小值，修改定时器同步时间，进行正常的时钟同步和脉冲发送；若机器人控制器指令时间大于设定的机器人控制器的周期最小值小于机器人控制器的周期最大值，不修改定时器同步时间，脉冲通过系统中断程序进行发送；若机器人控制器指令时间大于机器人控制器的周期最大值，开启下电保护和脉冲输出禁止功能。所述装置还包括一设于所述DSP事件管理器内部的计数寄存器，用于获取机器人控制器10的指令时间，具体为:所述计数寄存器采用增计数的模式每过一个DSP事件管理器模块内部时钟周期操作一次，每接收到一次同步调整的指令，所述计数寄存器28将前后两次计数的差值乘以所述DSP事件管理器模块内部时钟周期，所得的值即为机器人控制器的指令时间。所述装置还包括一驱动器30和一电机40，所述驱动器30接收所述DSP数字信号处理器21发送的运算结果，用以控制电机40的转动，所述电机40用以控制机器人本体50的运动。请同时参阅图3，所述脉冲控制器20包括一 DSP数字信号处理器21、一FPGA(Field Programmable Gate Array,现场可编程门阵列)信号处理器22、一 CAN接口电路23、一存储器24、一模拟量输出电路25、一数字量输出电路26以及一编码器接口电路27。所述DSP数字信号处理器21通过所述CAN接口电路23接收来自所述机器人控制器10的指令。所述存储器24用于存储相应的数据或者程序等等。所述DSP数字信号处理器21的事件管理器模块包括定时器和计数寄存器。所述DSP数字信号处理器21将指令发给所述FPGA信号处理器22，经所述FPGA信号处理器22内部操作将信号经所述模拟量输出电路25、所述数字量输出电路26、所述编码器接口电路27与所述驱动器30进行直接的通讯。为使所述电机40能够平稳安全的运行，提高机器人的准确定位精度，在所述脉冲控制器20的DSP数字信号处理器21中，对所述机器人控制器10发出的增量位置码(指令)先进行同步调整机制的处理再进行脉冲的输出运算，最后传给所述驱动器30控制所述电机40转动。通过实施本发明，保证在以往合理调节驱动器参数等措施的基础上，运用DSP对电机进行控制，采用其内部模块对机器人控制器脉冲指令的时间间隔进行纳秒级判断进而控制脉冲输出的方式。在点焊、弧焊机器人的实际运行中使电机的运行更加平稳，机器人的定位精度更加准确。在脉冲输出之前加一个同步调整函数，可避免电机不平稳运行的情况，降低了现场的事故率；通过大量实验测试，采用本方法可使机器人较为准确的进行定位操作，提高了生产质量和生产效率。以上公开的仅为本发明的几个具体实施例，但是，本发明并非局限于此，如本发明中的举例均以时间上的分集为例，本发明中已经提及和未提及的各种分集发射方式都包含中本发明的保护内容中。任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本发明的保护范围。
权利要求
1.一种机器人控制器脉冲同步调整方法，其特征在于，包括以下步骤: 接收机器人控制器发送的进行同步调整的指令； 获取机器人控制器的指令时间； 根据所述指令时间与机器人控制器的周期值进行对比的结果进行脉冲同步调整； 根据所述同步调整的结果进行脉冲的输出运算； 所述根据指令时间与机器人控制器的周期值进行对比的结果进行脉冲同步调整具体为: 若所述指令时间小于设定的机器人控制器的周期最小值，修改定时器同步时间，进行正常的时钟同步和脉冲发送； 若机器人控制器指令时间大于设定的机器人控制器的周期最小值小于机器人控制器的周期最大值，不修改定时器同步时间，脉冲通过系统中断程序进行发送； 若机器人控制器指 令时间大于机器人控制器的周期最大值，开启下电保护和脉冲输出禁止功能。
2.如权利要求1所述的机器人控制器脉冲同步调整方法，其特征在于，所述获取机器人控制器的指令时间，具体为: 所述DSP事件管理器内部设置一计数寄存器，所述计数寄存器采用增计数的模式每过一个DSP事件管理器模块内部时钟周期操作一次，每接收到一次同步调整的指令，所述计数寄存器将前后两次计数的差值乘以所述DSP事件管理器模块内部时钟周期，所得的值即为机器人控制器的指令时间。
3.如权利要求1所述的机器人控制器脉冲同步调整方法，其特征在于，所述DSP数字信号处理器进行调整次数统计，定义次数统计变量，系统初始化时将统计变量清零，在规定时间内接收到同步帧，认为同步正常不进行计数，否则认为同步异常将统计变量加I。
4.根据权利要求1所述的机器人控制器脉冲同步调整方法，其特征在于，所述机器人控制器给上动力电指令时使能定时器，开启所述计数寄存器，当第一次同步帧来时，此时所述计数寄存器将计数值赋给变量TlCNT_old，同步再来时，得所述计数寄存器的计数值给变量TlCNT_new，每次调整后，将TlCNT_new的值赋给TlCNT_old。
5.一种机器人控制器脉冲同步调整装置，其特征在于:包括一机器人控制器、一设置于机器人脉冲控制器中的DSP数字信号处理器， 所述机器人控制器用于向所述DSP数字信号处理器发送同步调整的指令； 所述DSP数字信号处理器用于根据机器人控制器的指令时间与机器人控制器的周期值进行对比的结果进行脉冲的同步调整，并根据同步调整的结果进行脉冲的输出运算；所述根据指令时间与机器人控制器的周期值进行对比的结果进行脉冲同步调整具体为: 若所述指令时间小于设定的机器人控制器的周期最小值，修改定时器同步时间，进行正常的时钟同步和脉冲发送； 若机器人控制器指令时间大于设定的机器人控制器的周期最小值小于机器人控制器的周期最大值，不修改定时器同步时间，脉冲通过系统中断程序进行发送； 若机器人控制器指令时间大于机器人控制器的周期最大值，开启下电保护和脉冲输出禁止功能。
6.如权利要求5所述的同步调整装置，其特征在于，所述装置还包括一设于所述DSP事件管理器内部的计数寄存器，用于获取机器人控制器的指令时间，具体为: 所述DSP事件管理器内部设置一计数寄存器，所述计数寄存器采用增计数的模式每过一个DSP事件管理器模块内部时钟周期操作一次，每接收到一次同步调整的指令，所述计数寄存器将前后两次计数的差值乘以所述DSP事件管理器模块内部时钟周期，所得的值即为机器人控制器的指令时间。
7.如权利要求5所述的同步调整装置，其特征在于，所述装置还包括一驱动器、一电机和一机器人本体，所述驱动器接收所述DSP数字信号处理器发送的运算结果，用以控制电机的转动，所述电机用 以控制机器人本体的运动。
全文摘要
一种机器人控制器脉冲同步调整方法及装置，该方法包括接收机器人控制器发送的进行同步调整的指令；获取机器人控制器的指令时间；根据所述指令时间与机器人控制器的周期值进行对比的结果进行脉冲同步调整；根据所述同步调整的结果进行脉冲的输出运算。本发明实施例还提供一种机器人控制器脉冲同步调整的装置。实现电机按预定的目标控制机器人本体的运动。通过实施本发明实施例，使得电机按预定的目标控制机器人本体的运动，在点焊、弧焊机器人的实际运行中电机的运行更加平稳，机器人的定位更加准确。
文档编号G05B19/042GK103197577SQ20121000354
公开日2013年7月10日 申请日期2012年1月6日 优先权日2012年1月6日
发明者李崇, 曲道奎, 徐方, 邹风山, 宋吉来, 刘晓帆, 董状, 甘戈 申请人:沈阳新松机器人自动化股份有限公司