CN103192395B - 一种多关节机械手询零装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种多关节机械手询零装置及方法，该询零装置，包括码盘、译码器、驱动器、通信模块及机器人控制器，译码器位置固定，码盘相对译码器转动，译码器将信息输出到驱动器中，通信模块设于所述的驱动器中，机器人控制器与通信模块相连，码盘上设有Z刻线，码盘、译码器及驱动器各为两个。本发明是利用码盘、译码器、驱动器、机器人控制器相配合获得机械手关节姿态；且在直驱机械手中使用CAN总线构成网络化控制；本发明利用增量码盘实现了机械手的高精度控制，降低了机械手成本，具有性价比的优点；另外，本发明，直驱机械手使用增量码盘获得绝对位置，在多关节机械手询零过程中旋转多圈，以保证基准唯一。
Description
技术领域
本发明涉及机械手技术领域，具体地讲，是指一种多关节机械手询零装置及方法。
背景技术
现有的机械手是采用绝对编码器，在机械手上电后，通过绝对编码器获得机械手各关节位置信息，从而计算出机械手各连杆的位置与姿态。这种方式，码盘结构复杂，且成本高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种多关节机械手询零装置及方法，其能实现对机械手的高精度控制。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种多关节机械手询零装置，其包括码盘、译码器、驱动器、通信模块及机器人控制器，所述的译码器位置固定，所述的码盘相对所述的译码器转动，所述的译码器将信息输出到所述的驱动器中，所述的通信模块设于所述的驱动器中，所述的机器人控制器与所述的通信模块相连，所述的码盘上设有Z刻线，所述的码盘、译码器及驱动器各为两个。
优选地，上述的码盘上还设有增量码刻线，所述的增量码刻线设于所述的码盘的边缘一圈，所述的Z刻线设于所述的码盘的圆周上。
优选地，上述的增量码刻线及Z刻线刻蚀在所述的码盘上。
优选地，上述的通信模块为CAN通信模块，其设有四个，其中两个相互连接，其中一个与所述的机器人控制器的通信模块相连。
一种利用上述的多关节机械手询零装置的询零方法，在机械手的手臂缩回安全位置时，机器人的控制器发出询零命令，所述的码盘跟随所述的电机转子同步旋转，当所述的译码器检测到所述的码盘的Z刻线时，在所述的驱动器中将增量码值清零，清零后，程序控制所述的译码器得到两次Z刻线的信号，所述的机器人的控制器得到两码盘的相对位置关系，由此计算机械手当前的位置与姿态。
优选地，上述的码盘至少要经过译码器两次，以使译码器得到两个以上的Z刻线的信号。
采用上述技术方案后，使用时，本发明是利用码盘、译码器、驱动器、机器人控制器相配合获得机械手关节姿态；且在直驱机械手中使用CAN总线构成网络化控制；本发明利用增量码盘实现了机械手的高精度控制，降低了机械手成本，具有性价比的优点；另外，本发明，直驱机械手使用增量码盘获得绝对位置，在多关节机械手询零过程中旋转多圈，以保证基准唯一。
附图说明
图1是本发明询零装置的结构示意图。
图2是本发明询零过程中，两码盘的状态示意图。
具体实施方式
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。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
参考图1所示，本发明公开了一种多关节机械手询零装置，其包括码盘1、译码器2、驱动器3、通信模块及机器人控制器5，其中：
码盘1上设有增量码刻线11及Z刻线12，增量码刻线11刻蚀在码盘1的边缘一圈，Z刻线12刻蚀在码盘1的圆周上。
译码器2，其位置固定，用于读取码盘1上的增量码刻线11及Z刻线12，且译码器2将信号传输给驱动器3。在本实施例中，码盘1设有两个。对应的，译码器2也设有两个。
在本实施例中，驱动器3设有两个，分别两译码器2相连。
驱动器3上设有四个CAN通信模块，其中两个通信模块41、42相连，其中一个通信模块43与机器人控制器5的通信模块51相连。
在使用时，本询零装置是用在机械手上，该机械手为两轴直驱真空机械手，即直驱型SCARA手，电机与机械手之间的减速比为1，这样机械手的位姿与码盘1的单圈内的转动角度之间就是一一对应的。在直驱机械手上电后，在程序的控制下，机械手自动缩回到安全位置，在回到安全位置后，缩回运动结束。之后驱动器3通过CAN通信模块43通知机器人控制器5，手臂已缩回到安全位置，机器人控制器5在接收到缩回信号后，发出机器人询零命令，机械手开始询零动作。询零过程中，两轴机械手的电机开始同步旋转，与此同时码盘1也跟随电机转子同步旋转，器件驱动器3根据AB相得码盘值获得电机的旋转方向和角度，在旋转过程中，码盘的Z刻线12将先后经过译码器2，当译码器2检测到Z刻线12时，在驱动器3中将增量码值置为零，由于译码器2的位置是固定的，因此在驱动器将增量码值清零之后，其码盘值便是码盘1相对于译码器2的旋转角度，为了在机械手询零过程中基准唯一，通过程序控制其中一个译码器2得到两次Z刻线12的信号，询零过程才结束，对于两轴直驱机械手来说，可以避免在询零结束后出现两个基准，可以减小控制器中的计算量。询零过程结束后，参考图2所示，控制器5便可以得到两码盘1的相对位置关系，以此便可计算出机械手当前的位置与姿态，进而进行后续的控制。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
Claims (6)
1.一种多关节机械手询零装置，其特征在于：其包括码盘、译码器、驱动器、通信模块及机器人控制器，所述的译码器位置固定，所述的码盘相对所述的译码器转动，所述的译码器将信息输出到所述的驱动器中，所述的通信模块设于所述的驱动器中，所述的机器人控制器与所述的通信模块相连，所述的码盘上设有Z刻线，所述的码盘、译码器及驱动器各为两个；
所述询零装置的询零方法具体为：机械手的手臂缩回安全位置时，机器人的控制器发出询零命令，所述的码盘跟随电机转子同步旋转，当所述的译码器检测到所述的码盘的Z刻线时，在所述的驱动器中将增量码值清零，清零后，程序控制所述的译码器得到两次Z刻线的信号，所述的机器人的控制器得到两码盘的相对位置关系，由此计算机械手当前的位置与姿态。
2.根据权利要求1所述的多关节机械手询零装置，其特征在于：所述的码盘上还设有增量码刻线，所述的增量码刻线设于所述的码盘的边缘一圈，所述的Z刻线设于所述的码盘的圆周上。
3.根据权利要求2所述的多关节机械手询零装置，其特征在于：所述的增量码刻线及Z刻线刻蚀在所述的码盘上。
4.根据权利要求1、2或3所述的多关节机械手询零装置，其特征在于：所述的通信模块为CAN通信模块，其设有四个，其中两个相互连接，另外两个中的一个与所述的机器人控制器的通信模块相连。
5.一种利用权利要求1～4任一所述的多关节机械手询零装置的询零方法，其特征在于：机械手的手臂缩回安全位置时，机器人的控制器发出询零命令，所述的码盘跟随电机转子同步旋转，当所述的译码器检测到所述的码盘的Z刻线时，在所述的驱动器中将增量码值清零，清零后，程序控制所述的译码器得到两次Z刻线的信号，所述的机器人的控制器得到两码盘的相对位置关系，由此计算机械手当前的位置与姿态。
6.根据权利要求5所述的多关节机械手询零装置的询零方法，其特征在于：所述的码盘至少要经过译码器两次，以使译码器得到两个以上的Z刻线的信号。
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