CN105196291A - 机器人的控制方法和装置 - Google Patents
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Abstract
本发明是关于一种机器人的控制方法和装置,属于机器人控制领域。所述方法包括:获取控制指令,控制指令包含有机械臂进行目标往复运动的目标扭矩;根据控制指令控制机械臂进行目标往复运动;获取机械臂在目标往复运动时的实时扭矩;根据实时扭矩与目标扭矩的差值调整机械臂的驱动电压,使实时扭矩达到目标扭矩。本发明通过获取机械臂在进行目标往复运动时的实时扭矩,并根据实时扭矩与目标扭矩的差值调整机械臂的驱动电压,使实时扭矩达到目标扭矩,解决了相关技术中的机器人的控制方法可能引起机器人本身的损坏的问题;达到了能够根据机械臂进行往复运动时的实时扭矩来调整机械臂的驱动电压,机器人不易损坏的效果。
Description
技术领域
本发明涉及机器人控制领域,特别涉及一种机器人的控制方法和装置。
背景技术
目前,机器人主要用于装卸、搬运、焊接、铸锻和热处理等方面,而使用机器人代替人工操作的,主要是在多粉尘、高温、噪声、工作空间狭小等不适于人工作业的环境中。
相关技术中有一种机器人的控制方法,在该方法中,机器人包括底座和可以绕底座做往复运动(如圆周运动)的机械臂,首先通过上位机(可以直接发出操控命令的计算机)设置用于控制机器人的控制指令,之后启动机器人,上位机将控制指令发送给机器人,机器人的机械臂按照控制指令进行往复运动。
发明人在实现本发明的过程中,发现上述方式至少存在如下缺陷:上述控制方法中如果机械臂受到外力而发生某些偏离时,还会维持驱动机械臂的电压,这可能引起机器人本身的损坏。
发明内容
为了解决相关技术中的机器人的控制方法可能引起机器人本身的损坏的问题,本发明提供了一种机器人的控制方法和装置。所述技术方案如下:
根据本发明的第一方面,提供一种机器人的控制方法,用于控制机器人,所述机器人包括底座和机械臂,所述机械臂能够在所述底座周围做往复运动,所述方法包括:
获取控制指令,所述控制指令包含有所述机械臂进行目标往复运动的目标扭矩;
根据所述控制指令控制所述机械臂进行所述目标往复运动;
获取所述机械臂在所述目标往复运动时的实时扭矩;
根据所述实时扭矩与所述目标扭矩的差值调整所述机械臂的驱动电压,使所述实时扭矩达到所述目标扭矩。
可选的,所述控制指令中还包含有所述机械臂进行所述目标往复运动的实时目标位置,
所述根据所述控制指令控制所述机械臂进行所述目标往复运动,包括:
获取所述机械臂的实时位置;
将所述实时位置与所述实时目标位置输入比例积分微分PID控制器中得到位置控制数据;
根据所述位置控制数据对所述机械臂的位置进行闭环控制,使所述机械臂进行所述目标往复运动。
可选的,所述获取所述机械臂在所述目标往复运动时的实时扭矩之后,所述方法还包括:
获取所述机械臂的实时位置;
显示所述实时位置和所述实时扭矩;
获取调整控制指令,所述调整控制指令是用户根据所述实时位置和所述实时扭矩发出的;
根据所述调整控制指令控制所述机械臂进行调整往复运动。
可选的,所述机器人中还包括位置传感器与定时器,
所述获取所述机械臂的实时位置,包括:
通过定时器获取所述位置传感器输出的脉冲数;
根据所述脉冲数得到所述机械臂的所述实时位置。
可选的,所述根据所述实时扭矩与所述目标扭矩的差值调整所述机械臂的驱动电压,使所述实时扭矩达到所述目标扭矩,包括:
在所述实时扭矩与所述目标扭矩的差值小于预设差值时,确定所述实时扭矩达到所述目标扭矩。
根据本发明的第二方面,提供一种机器人的控制装置,用于控制机器人,所述机器人包括底座和机械臂,所述机械臂能够在所述底座周围做往复运动,所述装置包括:
指令获取模块,被配置为获取控制指令,所述控制指令包含有所述机械臂进行目标往复运动的目标扭矩;
运动控制模块,被配置为根据所述控制指令控制所述机械臂进行所述目标往复运动;
扭矩获取模块,被配置为获取所述机械臂在所述目标往复运动时的实时扭矩;
电压调整模块,被配置为根据所述实时扭矩与所述目标扭矩的差值调整所述机械臂的驱动电压,使所述实时扭矩达到所述目标扭矩。
可选的,所述控制指令中还包含有所述机械臂进行所述目标往复运动的实时目标位置,
所述运动控制模块,包括:
位置获取子模块,被配置为获取所述机械臂的实时位置;
位置输入子模块,被配置为将所述实时位置与所述实时目标位置输入比例积分微分PID控制器中得到位置控制数据;
闭环控制子模块,被配置为根据所述位置控制数据对所述机械臂的位置进行闭环控制,使所述机械臂进行所述目标往复运动。
可选的,所述装置还包括:
位置获取模块,被配置为获取所述机械臂的实时位置;
显示模块,被配置为显示所述实时位置和所述实时扭矩;
调整指令获取模块,被配置为获取调整控制指令,所述调整控制指令是用户根据所述实时位置和所述实时扭矩发出的;
调整运动模块,被配置为根据所述调整控制指令控制所述机械臂进行调整往复运动。
可选的,所述机器人中还包括位置传感器与定时器,
所述位置获取子模块,被配置为:
通过定时器获取所述位置传感器输出的脉冲数;
根据所述脉冲数得到所述机械臂的所述实时位置。
可选的,所述电压调整模块,被配置为在所述实时扭矩与所述目标扭矩的差值小于预设差值时,确定所述实时扭矩达到所述目标扭矩。
本发明实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果:
通过获取机械臂在进行目标往复运动时的实时扭矩,并根据实时扭矩与目标扭矩的差值调整机械臂的驱动电压,使实时扭矩达到目标扭矩,解决了相关技术中的机器人的控制方法可能引起机器人本身的损坏的问题;达到了能够根据机械臂进行往复运动时的实时扭矩来调整机械臂的驱动电压,机器人不易损坏的效果。
应当理解的是,以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的,并不能限制本发明。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分,示出了符合本发明的实施例,并与说明书一起用于解释本发明的原理。
图1是本发明各个实施例涉及的机器人的控制系统的示意图;
图2是本发明实施例示出的一种机器人的控制方法的流程图;
图3-1是本发明实施例示出的另一种机器人的控制方法的流程图;
图3-2是图3-1示出的机器人的控制方法中获取机械臂的实时位置的流程图;
图4-1是本发明实施例示出的一种机器人的控制装置的框图;
图4-2是图4-1示出的机器人的控制装置中运动控制模块的框图;
图4-3是本发明实施例示出的另一种机器人的控制装置的框图。
通过上述附图,已示出本发明明确的实施例,后文中将有更详细的描述。这些附图和文字描述并不是为了通过任何方式限制本发明构思的范围,而是通过参考特定实施例为本领域技术人员说明本发明的概念。
具体实施方式
这里将详细地对示例性实施例进行说明,其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时,除非另有表示,不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本发明相一致的所有实施方式。相反,它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本发明的一些方面相一致的装置和方法的例子。
图1是本发明各个实施例涉及的机器人的控制系统的示意图,该机器人的控制系统可以包括:上位机11,机械臂控制器12,位置传感器13、扭矩传感器14、电机15、机械臂16和底座17。
其中,机械臂16设置在底座17上,且机械臂16能够绕底座17做往复运动。
底座17中可以设置有电机15、位置传感器13和扭矩传感器14,其中电机15能够驱动机械臂16做往复运动。机械臂控制器12可以位于底座17中,也可以不位于底座17中。
上位机11和机械臂控制器12通过USB(UniversalSerialBus,通用串行总线)连接,机械臂控制器12能够接收位置传感器13和扭矩传感器14发送的数据,并将这些数据反馈给上位机11,上位机11能够向机械臂控制器12发送控制指令,而机械臂控制器12能够根据该控制指令控制电机15,以驱动机械臂16。
机械臂控制器12可以为STM32微控制器,STM32微控制器具有高性能、低成本和低功耗等特点。
图2是本发明实施例示出的一种机器人的控制方法的流程图,本实施例以该机器人的控制方法应用于图1所示的机器人的控制系统中来举例说明。该机器人的控制方法可以包括如下几个步骤:
在步骤201中,获取控制指令,控制指令包含有机械臂进行目标往复运动的目标扭矩。
在步骤202中,根据控制指令控制机械臂进行目标往复运动。
在步骤203中,获取机械臂在目标往复运动时的实时扭矩。
在步骤204中,根据实时扭矩与目标扭矩的差值调整机械臂的驱动电压,使实时扭矩达到目标扭矩。
综上所述,本发明实施例提供的机器人的控制方法,通过获取机械臂在进行目标往复运动时的实时扭矩,并根据实时扭矩与目标扭矩的差值调整机械臂的驱动电压,使实时扭矩达到目标扭矩,解决了相关技术中的机器人的控制方法可能引起机器人本身的损坏的问题;达到了能够根据机械臂进行往复运动时的实时扭矩来调整机械臂的驱动电压,机器人不易损坏的效果。
图3-1是本发明实施例示出的另一种机器人的控制方法的流程图,本实施例以该机器人的控制方法应用于图1所示的机器人的控制系统中来举例说明。该机器人的控制方法可以包括如下几个步骤:
在步骤301中,获取控制指令,控制指令包含有机械臂进行目标往复运动的目标扭矩。
在使用本发明实施例提供的机器人的控制方法时,首先可以通过上位机接收用户发送的控制指令,其中控制指令可以包含有机械臂进行目标往复运动的目标扭矩。而上位机是指可以直接发出操控命令的计算机。
在步骤302中,获取机械臂的实时位置。
在获取了控制指令后,可以通过位置传感器来获取机械臂的实时位置。
如图3-2所示,本步骤可以包括下面两个子步骤:
在子步骤3021中,通过定时器获取位置传感器输出的脉冲数。
机械臂控制器中可以包含有定时器,位置传感器输出的信号为正交脉冲信号,该正交脉冲信号的数量与机械臂的位置相关联。可以通过机械臂控制器中的定时器来获取位置传感器输出的正交脉冲信号的脉冲数。
在子步骤3022中,根据脉冲数得到机械臂的实时位置。
在获取了位置传感器输出的脉冲数之后,可以通过该脉冲数来得到机械臂的实时位置。
在步骤303中,将实时位置与实时目标位置输入PID控制器中得到位置控制数据。
在获取了机械臂的实时位置之后,可以将实时位置与实时目标位置输入PID(proportion-integration-differentiation,比例积分微分)控制器中得到位置控制数据。在本步骤之前,可以首先确定PID控制器的控制参数,具体可以参考相关技术,本发明实施例不再赘述。
PID控制器能够根据获取的实时位置与实时目标位置的差值实时调整输出的位置控制数据。
在步骤304中,根据位置控制数据对机械臂的位置进行闭环控制,使机械臂进行目标往复运动。
在得到了位置控制数据后,可以根据位置控制数据对机械臂的位置进行闭环控制,使机械臂进行目标往复运动。具体的,可以将位置控制数据通过DAC(Digitaltoanalogconverter,数字模拟转换器)进行转化,得到电机的驱动信号,并根据该电机的驱动信号来驱动电机,使机械臂进行目标往复运动。
在步骤305中,获取机械臂在目标往复运动时的实时扭矩。
在控制机械臂进行往复运动之后,可以通过扭矩传感器获取机械臂在目标往复运动时的实时扭矩。由于机械臂在进行往复运动时,可能遇到各种阻碍,而遇到阻碍时,机械臂的扭矩会增大,此时如果维持机械臂的驱动电压不变,可能导致电机等器件的损坏。
在步骤306中,根据实时扭矩与目标扭矩的差值调整机械臂的驱动电压,使实时扭矩达到目标扭矩。
在获取了机械臂的实时扭矩之后,可以根据实时扭矩与目标扭矩的差值调整机械臂的驱动电压,使实时扭矩达到目标扭矩。其中目标扭矩可以包含在控制指令中,即该目标扭矩可以由用户预先进行设置。
此外,在实时扭矩与目标扭矩的差值小于预设差值时,可以确定实时扭矩达到目标扭矩。而在实时扭矩与目标扭矩的差值大于预设差值时,再对实时扭矩进行调整。
在步骤307中,显示实时位置和实时扭矩。
在控制机械臂进行往复运动之后,还可以显示机械臂的实时位置和实时扭矩,可选的,可以在上位机上显示机械臂的实时位置和实时扭矩,以方便用户了解机械臂的运行状况。
在步骤308中,获取调整控制指令,调整控制指令是用户根据实时位置和实时扭矩发出的。
在显示了机械臂的实时位置和实时扭矩之后,可以通过上位机获取调整控制指令,该调整控制指令可以是用户根据实时位置和实时扭矩发出的。
在步骤309中,根据调整控制指令控制机械臂进行调整往复运动。
上位机在获取了用户发出的调整控制指令之后,可以将该调整控制指令发送给机械臂控制器,机械臂控制器能够根据该调整控制指令控制电机,以驱动机械臂进行调整往复运动。
需要补充说明的是,本发明实施例提供的机器人的控制方法,通过PID控制器来对机械臂的目标往复运动进行闭环控制,达到了提高机械臂的目标往复运动的准确性的效果。
需要补充说明的是,本发明实施例提供的机器人的控制方法,通过显示机械臂的实时位置和实时扭矩,达到了用户能够根据机械臂的运行状况来实时的调整目标往复运动的效果。
综上所述,本发明实施例提供的机器人的控制方法,通过获取机械臂在进行目标往复运动时的实时扭矩,并根据实时扭矩与目标扭矩的差值调整机械臂的驱动电压,使实时扭矩达到目标扭矩,解决了相关技术中的机器人的控制方法可能引起机器人本身的损坏的问题;达到了能够根据机械臂进行往复运动时的实时扭矩来调整机械臂的驱动电压,机器人不易损坏的效果。
下述为本发明装置实施例,可以用于执行本发明方法实施例。对于本发明装置实施例中未披露的细节,请参照本发明方法实施例。
图4-1是本发明实施例示出的一种机器人的控制装置的框图,该机器人的控制装置可以通过软件、硬件或者两者的结合实现成为图1所示的机器人控制系统的部分或者全部。该机器人的控制装置可以包括:
指令获取模块410,被配置为获取控制指令,控制指令包含有机械臂进行目标往复运动的目标扭矩。
运动控制模块420,被配置为根据控制指令控制机械臂进行目标往复运动。
扭矩获取模块430,被配置为获取机械臂在目标往复运动时的实时扭矩。
电压调整模块440,被配置为根据实时扭矩与目标扭矩的差值调整机械臂的驱动电压,使实时扭矩达到目标扭矩。
综上所述,本发明实施例提供的机器人的控制装置,通过获取机械臂在进行目标往复运动时的实时扭矩,并根据实时扭矩与目标扭矩的差值调整机械臂的驱动电压,使实时扭矩达到目标扭矩,解决了相关技术中的机器人的控制方法可能引起机器人本身的损坏的问题;达到了能够根据机械臂进行往复运动时的实时扭矩来调整机械臂的驱动电压,机器人不易损坏的效果。
可选的,控制指令中还包含有机械臂进行目标往复运动的实时目标位置。
如图4-2所示,运动控制模块420,包括:
位置获取子模块421,被配置为获取机械臂的实时位置。
位置输入子模块422,被配置为将实时位置与实时目标位置输入比例积分微分PID控制器中得到位置控制数据。
闭环控制子模块423,被配置为根据位置控制数据对机械臂的位置进行闭环控制,使机械臂进行目标往复运动。
可选的,如图4-3所示,该装置还包括:
位置获取模块450,被配置为获取机械臂的实时位置。
显示模块460,被配置为显示实时位置和实时扭矩。
调整指令获取模块470,被配置为获取调整控制指令,调整控制指令是用户根据实时位置和实时扭矩发出的。
调整运动模块480,被配置为根据调整控制指令控制机械臂进行调整往复运动。
可选的,机器人中还包括位置传感器与定时器。
位置获取子模块421,被配置为:通过定时器获取位置传感器输出的脉冲数;根据脉冲数得到机械臂的实时位置。
可选的,电压调整模块440,被配置为在实时扭矩与目标扭矩的差值小于预设差值时,确定实时扭矩达到目标扭矩。
需要补充说明的是,本发明实施例提供的机器人的控制装置,通过PID控制器来对机械臂的目标往复运动进行闭环控制,达到了提高机械臂的目标往复运动的准确性的效果。
需要补充说明的是,本发明实施例提供的机器人的控制装置,通过显示机械臂的实时位置和实时扭矩,达到了用户能够根据机械臂的运行状况来实时的调整目标往复运动的效果。
综上所述,本发明实施例提供的机器人的控制装置,通过获取机械臂在进行目标往复运动时的实时扭矩,并根据实时扭矩与目标扭矩的差值调整机械臂的驱动电压,使实时扭矩达到目标扭矩,解决了相关技术中的机器人的控制方法可能引起机器人本身的损坏的问题;达到了能够根据机械臂进行往复运动时的实时扭矩来调整机械臂的驱动电压,机器人不易损坏的效果。
关于上述实施例中的装置,其中各个模块执行操作的具体方式已经在有关该方法的实施例中进行了详细描述,此处将不做详细阐述说明。
以上所述仅为本发明的较佳实施例,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种机器人的控制方法,其特征在于,用于控制机器人,所述机器人包括底座和机械臂,所述机械臂能够在所述底座周围做往复运动,所述方法包括:
获取控制指令,所述控制指令包含有所述机械臂进行目标往复运动的目标扭矩;
根据所述控制指令控制所述机械臂进行所述目标往复运动;
获取所述机械臂在所述目标往复运动时的实时扭矩;
根据所述实时扭矩与所述目标扭矩的差值调整所述机械臂的驱动电压,使所述实时扭矩达到所述目标扭矩。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述控制指令中还包含有所述机械臂进行所述目标往复运动的实时目标位置,
所述根据所述控制指令控制所述机械臂进行所述目标往复运动,包括:
获取所述机械臂的实时位置;
将所述实时位置与所述实时目标位置输入比例积分微分PID控制器中得到位置控制数据;
根据所述位置控制数据对所述机械臂的位置进行闭环控制,使所述机械臂进行所述目标往复运动。
3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述获取所述机械臂在所述目标往复运动时的实时扭矩之后,所述方法还包括:
获取所述机械臂的实时位置;
显示所述实时位置和所述实时扭矩;
获取调整控制指令,所述调整控制指令是用户根据所述实时位置和所述实时扭矩发出的;
根据所述调整控制指令控制所述机械臂进行调整往复运动。
4.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,所述机器人中还包括位置传感器与定时器,
所述获取所述机械臂的实时位置,包括:
通过定时器获取所述位置传感器输出的脉冲数;
根据所述脉冲数得到所述机械臂的所述实时位置。
5.根据权利要求1至4任一所述的方法,其特征在于,所述根据所述实时扭矩与所述目标扭矩的差值调整所述机械臂的驱动电压,使所述实时扭矩达到所述目标扭矩,包括:
在所述实时扭矩与所述目标扭矩的差值小于预设差值时,确定所述实时扭矩达到所述目标扭矩。
6.一种机器人的控制装置,其特征在于,用于控制机器人,所述机器人包括底座和机械臂,所述机械臂能够在所述底座周围做往复运动,所述装置包括:
指令获取模块,被配置为获取控制指令,所述控制指令包含有所述机械臂进行目标往复运动的目标扭矩;
运动控制模块,被配置为根据所述控制指令控制所述机械臂进行所述目标往复运动;
扭矩获取模块,被配置为获取所述机械臂在所述目标往复运动时的实时扭矩;
电压调整模块,被配置为根据所述实时扭矩与所述目标扭矩的差值调整所述机械臂的驱动电压,使所述实时扭矩达到所述目标扭矩。
7.根据权利要求6所述的装置,其特征在于,所述控制指令中还包含有所述机械臂进行所述目标往复运动的实时目标位置,
所述运动控制模块,包括:
位置获取子模块,被配置为获取所述机械臂的实时位置;
位置输入子模块,被配置为将所述实时位置与所述实时目标位置输入比例积分微分PID控制器中得到位置控制数据;
闭环控制子模块,被配置为根据所述位置控制数据对所述机械臂的位置进行闭环控制,使所述机械臂进行所述目标往复运动。
8.根据权利要求6所述的装置,其特征在于,所述装置还包括:
位置获取模块,被配置为获取所述机械臂的实时位置;
显示模块,被配置为显示所述实时位置和所述实时扭矩;
调整指令获取模块,被配置为获取调整控制指令,所述调整控制指令是用户根据所述实时位置和所述实时扭矩发出的;
调整运动模块,被配置为根据所述调整控制指令控制所述机械臂进行调整往复运动。
9.根据权利要求7所述的装置,其特征在于,所述机器人中还包括位置传感器与定时器,
所述位置获取子模块,被配置为:
通过定时器获取所述位置传感器输出的脉冲数;
根据所述脉冲数得到所述机械臂的所述实时位置。
10.根据权利要求6至9任一所述的装置,其特征在于,
所述电压调整模块,被配置为在所述实时扭矩与所述目标扭矩的差值小于预设差值时,确定所述实时扭矩达到所述目标扭矩。
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PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20151230 |
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RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |