CN106411188A - 一种工业机器人智能驱动系统 - Google Patents

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徐征
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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P6/00—Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
    • H02P6/08—Arrangements for controlling the speed or torque of a single motor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J19/00—Accessories fitted to manipulators, e.g. for monitoring, for viewing; Safety devices combined with or specially adapted for use in connection with manipulators

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Abstract

本发明属于工业机器人驱动技术领域，尤其涉及一种工业机器人智能驱动系统，所述位置给定模块输出连接于位置比较PID调节模块给定端，所述位置比较PID调节模块输出连接于位置限定模块的输入端，所述位置限定模块输出连接于速度比较PID调节模块的限定端，所述速度比较PID调节模块输出连接于电流比较PID调节模块给定端，所述电流比较PID调节模块输出连接于功率放大模块，所述功率放大模块输出连接于电动机执行模块，本发明解决了现有技术存在起动转矩惯量比大、跟随特性差的问题，具有跟随性好、高起动转矩、安全性高、适用范围广的有益技术效果。

Description

一种工业机器人智能驱动系统
技术领域
本发明属于工业机器人驱动技术领域，尤其涉及一种工业机器人智能驱动系统。
背景技术
对工业机器人关节驱动的电动机，要求有最大功率质量比和扭矩惯量比、高起动转矩、低惯量和较宽广且平滑的调速范围。特别是像机器人末端执行器（手爪）应采用体积、质量尽可能小的电动机，尤其是要求快速响应时，伺服电动机必须具有较高的可靠性和稳定性，并且具有较大的短时过载能力，这是伺服电动机在工业机器人中应用的先决条件，现有技术存在起动转矩惯量比大、跟随特性差的问题。
发明内容
本发明提供一种工业机器人智能驱动系统，以解决上述背景技术中提出现有技术存在起动转矩惯量比大、跟随特性差的问题。
本发明所解决的技术问题采用以下技术方案来实现：一种工业机器人智能驱动系统，包括位置闭环控制子系统、速度闭环控制子系统、转矩闭环控制子系统，所述闭环控制子系统包括位置给定模块、位置比较PID调节模块、位置限定模块、位置限定给定模块、电动机执行模块、传感器反馈模块，所述速度闭环控制子系统包括速度比较PID调节模块、电动机执行模块、传感器反馈模块，所述转矩闭环控制子系统包括电流比较PID调节模块、电动机执行模块、传感器反馈模块；
所述位置给定模块输出连接于位置比较PID调节模块给定端，所述位置比较PID调节模块输出连接于位置限定模块的输入端，所述位置限定模块输出连接于速度比较PID调节模块的限定端，所述速度比较PID调节模块输出连接于电流比较PID调节模块给定端，所述电流比较PID调节模块输出连接于功率放大模块，所述功率放大模块输出连接于电动机执行模块。
进一步，所述电动机执行模块输出连接于传感器反馈模块的输入端，所述传感器反馈模块的转矩输出端输出连接于电流比较PID调节模块反馈端。
进一步，所述传感器反馈模块的速度输出端输出连接于速度比较PID调节模块反馈端。
进一步，所述传感器反馈模块的位置输出端输出连接于位置比较PID调节模块反馈端。
进一步，所述位置限定给定模块输出连接于位置限定模块的给定端。
本发明的有益效果为：
1、本专利采用所述位置给定模块输出连接于位置比较PID调节模块给定端，所述位置比较PID调节模块输出连接于位置限定模块的输入端，所述位置限定模块输出连接于速度比较PID调节模块的限定端，所述速度比较PID调节模块输出连接于电流比较PID调节模块给定端，所述电流比较PID调节模块输出连接于功率放大模块，所述功率放大模块输出连接于电动机执行模块，在使用时，由于通过三个闭环控制，即所述电动机执行模块输出连接于传感器反馈模块的输入端，所述传感器反馈模块的转矩输出端输出连接于电流比较PID调节模块反馈端的电流环、所述传感器反馈模块的速度输出端输出连接于速度比较PID调节模块反馈端的速度环和所述传感器反馈模块的位置输出端输出连接于位置比较PID调节模块反馈端位置环，通过三个闭环系统，实现了位置控制方式，速度控制方式、转矩控制方式、位置、速度混合方式、位置、转矩混合方式、速度、转矩混合方式、转矩限制、置偏差过大报警、速度PID参数设置、速度及加速度前馈参数设置、零漂补偿参数设置、加减速时间设置，提高了系统的跟随性。
2、本专利采用电动机执行模块，由于高起动转矩、大转矩、低惯量的交、直流伺服电动机在工业机器人中得到广泛应用，一般负载1000N（相当100kgf）以下的工业机器人大多采用电伺服驱动系统。
3、本专利采用所述位置限定给定模块输出连接于位置限定模块的给定端，由于具有位置限定功能，提高了系统的安全性。
4、本专利简单、实用，适用范围广。
附图说明
图1是本发明一种工业机器人智能驱动系统的模块结构图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明做进一步描述：
图中：1-位置闭环控制子系统，2-速度闭环控制子系统，3-转矩闭环控制子系统，4-位置给定模块，5-位置比较PID调节模块，6-位置限定模块，7-位置限定给定模块，8-电动机执行模块，9-传感器反馈模块，10-速度比较PID调节模块，11-电流比较PID调节模块，12-功率放大模块。
实施例：
本实施例：如图1所示，一种工业机器人智能驱动系统，包括位置闭环控制子系统1、速度闭环控制子系统2、转矩闭环控制子系统3，所述闭环控制子系统包括位置给定模块4、位置比较PID调节模块5、位置限定模块6、位置限定给定模块7、电动机执行模块8、传感器反馈模块9，所述速度闭环控制子系统2包括速度比较PID调节模块10、电动机执行模块8、传感器反馈模块9，所述转矩闭环控制子系统3包括电流比较PID调节模块11、电动机执行模块8、传感器反馈模块9；
所述位置给定模块4输出连接于位置比较PID调节模块5给定端，所述位置比较PID调节模块5输出连接于位置限定模块6的输入端，所述位置限定模块6输出连接于速度比较PID调节模块10的限定端，所述速度比较PID调节模块10输出连接于电流比较PID调节模块11给定端，所述电流比较PID调节模块11输出连接于功率放大模块12，所述功率放大模块12输出连接于电动机执行模块8。
所述电动机执行模块8输出连接于传感器反馈模块9的输入端，所述传感器反馈模块9的转矩输出端输出连接于电流比较PID调节模块11反馈端。
所述传感器反馈模块9的速度输出端输出连接于速度比较PID调节模块10反馈端。
所述传感器反馈模块9的位置输出端输出连接于位置比较PID调节模块5反馈端。
所述位置限定给定模块7输出连接于位置限定模块6的给定端。
工作原理：
本专利通过所述位置给定模块输出连接于位置比较PID调节模块给定端，所述位置比较PID调节模块输出连接于位置限定模块的输入端，所述位置限定模块输出连接于速度比较PID调节模块的限定端，所述速度比较PID调节模块输出连接于电流比较PID调节模块给定端，所述电流比较PID调节模块输出连接于功率放大模块，所述功率放大模块输出连接于电动机执行模块，在使用时，由于通过三个闭环控制，即所述电动机执行模块输出连接于传感器反馈模块的输入端，所述传感器反馈模块的转矩输出端输出连接于电流比较PID调节模块反馈端的电流环、所述传感器反馈模块的速度输出端输出连接于速度比较PID调节模块反馈端的速度环和所述传感器反馈模块的位置输出端输出连接于位置比较PID调节模块反馈端位置环，通过三个闭环系统，实现了位置控制方式，速度控制方式、转矩控制方式、位置、速度混合方式、位置、转矩混合方式、速度、转矩混合方式、转矩限制、置偏差过大报警、速度PID参数设置、速度及加速度前馈参数设置、零漂补偿参数设置、加减速时间设置，本发明解决了现有技术存在起动转矩惯量比大、跟随特性差的问题，具有跟随性好、高起动转矩、安全性高、适用范围广的有益技术效果。
利用本发明的技术方案，或本领域的技术人员在本发明技术方案的启发下，设计出类似的技术方案，而达到上述技术效果的，均是落入本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种工业机器人智能驱动系统，其特征在于，包括位置闭环控制子系统、速度闭环控制子系统、转矩闭环控制子系统，所述闭环控制子系统包括位置给定模块、位置比较PID调节模块、位置限定模块、位置限定给定模块、电动机执行模块、传感器反馈模块，所述速度闭环控制子系统包括速度比较PID调节模块、电动机执行模块、传感器反馈模块，所述转矩闭环控制子系统包括电流比较PID调节模块、电动机执行模块、传感器反馈模块；
所述位置给定模块输出连接于位置比较PID调节模块给定端，所述位置比较PID调节模块输出连接于位置限定模块的输入端，所述位置限定模块输出连接于速度比较PID调节模块的限定端，所述速度比较PID调节模块输出连接于电流比较PID调节模块给定端，所述电流比较PID调节模块输出连接于功率放大模块，所述功率放大模块输出连接于电动机执行模块。
2.根据权利要求1所述的一种工业机器人智能驱动系统，其特征在于，所述电动机执行模块输出连接于传感器反馈模块的输入端，所述传感器反馈模块的转矩输出端输出连接于电流比较PID调节模块反馈端。
3.根据权利要求2所述的一种工业机器人智能驱动系统，其特征在于，所述传感器反馈模块的速度输出端输出连接于速度比较PID调节模块反馈端。
4.根据权利要求3所述的一种工业机器人智能驱动系统，其特征在于，所述传感器反馈模块的位置输出端输出连接于位置比较PID调节模块反馈端。
5.根据权利要求4所述的一种工业机器人智能驱动系统，其特征在于，所述位置限定给定模块输出连接于位置限定模块的给定端。
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