CN105666483B - 一种涉及机器人的关节编码器布置及减速机误差抵消方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种误差抵消方法，尤其涉及一种涉及机器人的关节编码器布置及减速机误差抵消方法。包括大臂和腰座，所述的大臂的底端设有腰座，所述的腰座中设有减速机，所述的减速机通过关节伺服电机带动，所述的减速机的输出端与大臂相连接，所述的关节伺服电机中设有内部配置编码器，所述的大臂中设有外部配置编码器。一种涉及机器人的关节编码器布置及减速机误差抵消方法抵消减速机内部因素引起的误差，减小关节的实际运动位置与设定运动位置之间的误差，提高机械臂的末端运动精度。

Description

一种涉及机器人的关节编码器布置及减速机误差抵消方法

技术领域

本发明涉及一种误差抵消方法，尤其涉及一种涉及机器人的关节编码器布置及减速机误差抵消方法。

背景技术

传统的关节位置检测仅由伺服电机内置编码器执行，或者仅存在一个检测部，无法排除减速机内部因素引起的误差。减速机存在时变的、随机的角传达误差，仅由一个检测部很难获得关节两个手臂之间准确的转角位置信息。中国专利201310588956.3，公开一种关节式坐标测量机的高精度标定方法，以六自由度关节式坐标测量机为待标定机，以具有更高精度的三坐标测量机为基准机，将待标定机放置在基准机的测量空间内。将带有锥孔的标定板按圆的六等分线依次放置；在每个位置上测量机对标定板上的锥孔采用多组位姿测量，每个位姿对应一个锥孔在待标定坐标系下的测量坐标和一组关节角度值；高精度三坐标机同时测得此位置锥孔在基准坐标系下的坐标；将这些测点所对应的关节角度值和基准坐标作为采样数据。

发明内容

本发明主要是解决现有技术中存在的不足，提供一种将关节伺服电机中的内部配置编码器做为第一检测部，并在减速机输出端布置另一个外部配置编码器做为第二检测部，通过两个检测部的数据获得准确的关节转角位置信息的一种涉及机器人的关节编码器布置及减速机误差抵消方法。

本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：

一种涉及机器人的关节编码器及减速机布置结构，包括大臂和腰座，所述的大臂的底端设有腰座，所述的腰座中设有减速机，所述的减速机通过关节伺服电机带动，所述的减速机的输出端与大臂相连接，所述的关节伺服电机中设有内部配置编码器，所述的大臂中设有外部配置编码器。

作为优选，所述的内部配置编码器为多圈绝对值型编码器，所述的外部配置编码器为增量型编码器。

作为优选，所述的内部配置编码器与外部配置编码器呈水平对应分布。

减速机为轴输入型RV减速机。

一种涉及机器人的关节编码器布置及减速机布置结构的误差抵消方法，按以下步骤进行：

(一)、前期装配与分析：

关节伺服电机与减速机外壳相连，共同安装于腰座上，关节伺服电机与减速机旋转轴的同轴度控制在0.03mm及以下，减速机的输出端与大臂相连，减速机与大臂旋转轴的同轴度控制在0.03mm及以下，关节伺服电机中设有内部配置编码器，外部配置编码器安装于大臂之上，外部配置编码器与大臂旋转轴的同轴度控制在0.05mm及以下；关节伺服电机的内部配置编码器为多圈绝对值编码器，由机械位置确定编码，无需记忆寻找参考点，外部配置编码器为增量型编码器；

(二)、第一检测部的角位置数据：

内部配置编码器为第一检测部，关节运动时，带动编码器内部的码盘进行旋转，码盘的机械角位置与其所编码的信号唯一对应，设编码器的零位码盘值为w_i0，编码器的实时码盘值为w_i1，码盘值与角位置的变换关系为i，则第一检测部的角位置实时数据表示为：

q_j1＝f(w_i1-w_i0，i)；

(三)、第二检测部的角位置数据：

外部配置编码器为第二检测部，关节运动时，带动编码器内部的码盘旋转，设编码器的实时码盘增量值为w_zj，则码盘的实时角位置为：

那么，第二检测部的角位置实时数据表示为：

q_j2＝f(w_j2-w_j0，j)；

(四)、关节的角位置数据：

通过第一检测部的角位置数据与第二检测部的角位置数据，进行做差处理，即第一检测部所获得的角位置数据与第二检测部所获得的角位置数据相减，得到实时关节角位置数据：

q_j＝q_j1-q_j2；

(五)、控制伺服电机旋转：

设关节角实时期望位置数据为q_jq，将该数据与关节角实时位置数据进行做差，得到关节角实时位置偏差数据：

q_je＝q_jq-q_j；

对关节角实时位置偏差数据进行PID(用kp、ki和kd表示比例、积分和微分因子)处理，得到伺服电机实时输入信号数据：

将伺服电机实时输入信号数据发送至伺服电机驱动器，控制伺服电机旋转，即能抵消关节减速机的误差。

本发明提供一种涉及机器人的关节编码器布置及减速机误差抵消方法，抵消减速机内部因素引起的误差，减小关节的实际运动位置与设定运动位置之间的误差，提高机械臂的末端运动精度。

附图说明

图1为本发明的立体结构示意图；

图2为本发明的剖视结构示意图。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。

实施例1：如图1和图2所示，一种涉及机器人的关节编码器及减速机布置结构，包括大臂1和腰座2，所述的大臂1的底端设有腰座2，所述的腰座2中设有减速机4，所述的减速机4通过关节伺服电机5带动，所述的减速机4的输出端与大臂1相连接，所述的关节伺服电机5中设有内部配置编码器6，所述的大臂1中设有外部配置编码器7。

所述的内部配置编码器6为多圈绝对值型编码器，所述的外部配置编码器7为增量型编码器。

所述的内部配置编码器6与外部配置编码器7呈水平对应分布。

一种涉及机器人的关节编码器布置及减速机布置结构的误差抵消方法，按以下步骤进行：

(一)、前期装配与分析：

关节伺服电机与减速机外壳相连，共同安装于腰座上，关节伺服电机与减速机旋转轴的同轴度控制在0.03mm及以下，减速机的输出端与大臂相连，减速机与大臂旋转轴的同轴度控制在0.03mm及以下，关节伺服电机中设有内部配置编码器，外部配置编码器安装于大臂之上，外部配置编码器与大臂旋转轴的同轴度控制在0.05mm及以下；

关节伺服电机的内部配置编码器为多圈绝对值编码器，由机械位置确定编码，无需记忆寻找参考点，外部配置编码器为增量型编码器；

(二)、第一检测部的角位置数据：

内部配置编码器为第一检测部，关节运动时，带动编码器内部的码盘进行旋转，码盘的机械角位置与其所编码的信号唯一对应，设编码器的零位码盘值为w_i0，编码器的实时码盘值为w_i1，码盘值与角位置的变换关系为i，则第一检测部的角位置实时数据表示为：

q_j1＝f(w_i1-w_i0，i)；

(三)、第二检测部的角位置数据：

外部配置编码器为第二检测部，关节运动时，带动编码器内部的码盘旋转，设编码器的实时码盘增量值为w_zj，则码盘的实时角位置为：

那么，第二检测部的角位置实时数据表示为：

q_j2＝f(w_j2-w_j0，j)；

(四)、关节的角位置数据：

通过第一检测部的角位置数据与第二检测部的角位置数据，进行做差处理，即第一检测部所获得的角位置数据与第二检测部所获得的角位置数据相减，得到实时关节角位置数据：

q_j＝q_j1-q_j2；

(五)、控制伺服电机旋转：

设关节角实时期望位置数据为q_jq，将该数据与关节角实时位置数据进行做差，得到关节角实时位置偏差数据：

q_je＝q_jq-q_j；

对关节角实时位置偏差数据进行PID(用kp、ki和kd表示比例、积分和微分因子)处理，得到伺服电机实时输入信号数据：

将伺服电机实时输入信号数据发送至伺服电机驱动器，控制伺服电机旋转，即能抵消关节减速机的误差。

Claims (1)

1.一种涉及机器人的减速机布置结构的误差抵消方法，其特征在于：所述机器人包括大臂(1)和腰座(2)，所述的大臂(1)的底端设有腰座(2)，所述的腰座(2)中设有减速机(4)，所述的减速机(4)通过关节伺服电机(5)带动，所述的减速机(4)的输出端与大臂(1)相连接，所述的关节伺服电机(5)中设有内部配置编码器(6)，所述的大臂(1)中设有外部配置编码器(7)；所述的内部配置编码器(6)与外部配置编码器(7)呈水平对应分布；

减速机布置结构的误差抵消方法包括：

(一)、前期装配与分析：

关节伺服电机与减速机的外壳相连，共同安装于腰座上，关节伺服电机与减速机的旋转轴的同轴度控制在0.03mm以下，减速机的输出端与大臂相连，减速机与大臂的旋转轴的同轴度控制在0.03mm以下，关节伺服电机中设有内部配置编码器，外部配置编码器安装于大臂之上，外部配置编码器与大臂旋转轴的同轴度控制在0.05mm以下；

关节伺服电机的内部配置编码器为多圈绝对值编码器，由机械位置确定编码，无需记忆寻找参考点，外部配置编码器为增量型编码器；

(二)、第一检测部的角位置实时数据：

内部配置编码器为第一检测部，关节运动时，带动内部配置编码器内部的码盘进行旋转，码盘的机械角位置与其所编码的信号唯一对应，设内置配置编码器的零位码盘值为w_i0，内部配置编码器的实时码盘值为w_i1，码盘值与角位置的变换关系为i，则第一检测部的角位置实时数据表示为：

q_j1＝f(w_i1-w_i0，i)；

(三)、第二检测部的角位置实时数据：

外部配置编码器为第二检测部，关节运动时，带动外部配置编码器内部的码盘旋转，设外部配置编码器的实时码盘增量值为w_zj，则码盘的实时角位置为：

那么,第二检测部的角位置实时数据表示为:

q_j2＝f(w_j2-w_j0，j)

(四)、关节的角位置数据：

通过第一检测部的角位置实时数据与第二检测部的角位置实时数据，进行做差处理，即第一检测部所获得的实时角位置数据与第二检测部所获得的实时角位置数据相减，得到关节角实时位置数据：

q_j＝q_j1-q_j2；

(五)、控制关节伺服电机旋转：

设关节角实时期望位置数据为q_jq，将该数据与关节角实时位置数据进行做差，得到关节角实时位置偏差数据：

q_je＝q_jq-q_j

对关节角实时位置偏差数据进行PID处理，用kp、ki和kd表示比例、积分和微分因子，得到关节伺服电机实时输入信号数据：

将关节伺服电机实时输入信号数据发送至关节伺服电机驱动器，控制关节伺服电机旋转，即能抵消减速机的误差。