CN109414815B - 一种机器人及其下电补偿方法、具有存储功能的装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种机器人及其下电补偿方法、具有存储功能的装置，所述方法，包括如下步骤：接收下电指令时，获取所述机器人的各轴力矩；根据所述各轴力矩以及对应的参数信息分别计算各轴在下电后的偏移量；根据所述各轴偏移量分别对各轴进行下电补偿。通过上述方式，快速补偿断电后各轴偏移量，大幅减少了轴承断电时的磨损，提高了机器人的稳定性。

Description

一种机器人及其下电补偿方法、具有存储功能的装置

技术领域

本发明涉及自动控制领域，特别是涉及一种机器人及其下电补偿方法、具有存储功能的装置。

背景技术

随着人工智能技术的发展和社会需求的变化，对机器人的工作能力也提出了更高的要求，特别是针对目前使用最为广泛的工业机器人。

工业机器人是面向工业领域的多关节机械手或多自由度的机器装置，它能自动执行工作，是靠自身动力和控制能力来实现各种功能的一种机器。它可以接受人类指挥，也可以按照预先编排的程序运行，现代的工业机器人还可以根据人工智能技术制定的原则纲领行动。

工业机器人零速时下电的流程是：上位机发出servo-off信号；驱动控制抱闸吸合；驱动控制动力电下电；上位机控制动力电接触器断开。为了避免机器人在有负载时出现明显下掉，下电流程中抱闸会先吸合，动力电会延时下电，延时时间一般略大于抱闸的机械动作时间。但是抱闸本身存在游隙，一般是±1°，因此即使抱闸抱死，也会在原来下电位置的基础上有一定下掉，下掉角度与负载正相关。但是，现有技术中并未对下电时抱闸游隙造成的点头进行补偿，而该误差会持续累积，因此当用户连续上电下电时，点头量会越发明显，断电时容易造成轴承的磨损与破坏，影响用户使用。

发明内容

本发明解决的技术问题是，提供一种机器人及其下电补偿方法、具有存储功能的装置，补偿机器人下电时由于抱闸游隙产生的偏移量，使机器人每次下电后位置保持与下电前一致。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种机器人下电补偿的方法，包括如下步骤：接收下电指令时，获取所述机器人的各轴力矩；根据所述各轴力矩以及对应的参数信息分别计算各轴在下电后的偏移量；根据所述各轴偏移量分别对各轴进行下电补偿。

为解决上述技术问题，本发明提供一种机器人，包括控制电路、存储器以及处理器；所述控制电路用于与传输控制指令；所述储存器用于存储计算机程序、计算机程序运行中产生的数据以及控制器资源信息；所述处理器在工作时执行以下程序：接收下电指令时，获取所述机器人的各轴力矩；根据所述各轴力矩以及对应的参数信息分别计算各轴在下电后的偏移量；根据所述各轴偏移量分别对各轴进行下电补偿。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种具有存储功能的装置，所述具有存储功能的装置存储有程序数据，所述程序数据能够被执行以实现以下步骤：接收下电指令时，获取所述机器人的各轴力矩；根据所述各轴力矩以及对应的参数信息分别计算各轴在下电后的偏移量；根据所述各轴偏移量分别对各轴进行下电补偿。

本发明的有益效果是：区别于现有技术，本发明的机器人下电补偿的方法通过计算各轴力矩对机器人下电时的偏移量进行补偿，避免当用户连续上电下电时误差的持续累积。通过上述方式，快速补偿断电后各轴偏移量，大幅减少了轴承断电时的磨损，提高了机器人的稳定性。

附图说明

图1是本发明机器人下电补偿的方法一实施例的流程示意图；

图2是本发明机器人一实施例的结构示意图；

图3是本发明具有存储功能的装置一实施方式的结构示意图。

具体实施方式

请参阅图1，图1是本发明机器人下电补偿的方法一实施例的流程示意图，本实施方式的机器人下电补偿的方法包括如下步骤：

101:接收下电指令时，获取机器人的各轴力矩；

具体的，机器人处理器获取下电指令。本实施例中，下电指令为一次下电指令，一次下电指令解除了控制电路外的各项驱动。根据下电指令加载计算模块，分别获取各轴本体的重力值、各轴本体的负载的重力值、各轴的离心力值、各轴的哥氏力值、各轴的惯性力值和各轴的摩擦力值，最后将上述各值综合汇总计算后(具体如下列公式(1))，得到各轴力矩。

其中，G(q)表示重力矢量，为各轴本体的重力值和各轴本体的负载的重力值；

表示各轴的离心力值和各轴的哥氏力；

表示惯性矢量；

表示传动环节的摩擦力，包括各轴的库伦摩擦和粘滞摩擦，T_d为各轴力矩。

在一个具体实施例中，为了能监测机器人各轴受力以及其它参数信息。选用重力变化传感器实时测量各轴本体的重力值和各轴本体的负载的重力值；选用机器人内置的轴力矩传感装置实时检测离心力值和各轴的哥氏力；选用加速度计测量机器人惯性矢量的变化；选用传动传感器测量传动环节的摩擦力。分别综合每个轴的各项受力情况，代入上述公式(1)综合计算得到各轴力矩。

进一步的，由于机器人各项参数较多，也可以根据拆解机器人所在执行的各项动作，再对各轴参数进行仿真模拟对应得出各轴本体的重力值、各轴本体的负载的重力值、各轴的离心力值、各轴的哥氏力值、各轴的惯性力值和各轴的摩擦力值等，再根据各修正参数对应调整得到各轴力矩。此方式为区别于上述方式的另一种计算模块。具体的，机器人在执行各项任务过程中，将运行轨迹拆解为各个基础动作，获取各个基础动作的的各项参数信息，并将各项参数信息添加到模拟软件中，建立机器人受力模型，通过机器人受力模型计算出各轴受力情况。这样根据机器人最后动作即可得到机器人断电后的各轴受力以及其它参数信息。

102:根据各轴力矩以及对应的参数信息分别计算各轴在下电后的偏移量；

本实施例中，得到各轴力矩后，对应找到各个轴承对应的参数信息，综合计算得出各轴偏移量(如下列公式(2))。具体地，通过机器人制动装置中制动片与制动轮之间的间隙，实际测量得到抱闸游隙，再根据制动装置运行情况测量得到抱闸游隙与负载的比例系数，最后根据上述得到的各轴力矩，计算得到各轴偏移量。

W＝K×T_d (2)

其中，K为抱闸游隙与负载的比例系数，T_d各轴力矩，W为各轴偏移量。

103:根据各轴偏移量分别对各轴进行下电补偿。

具体的，选取机器人内部轴心为基准，根据前面得到的各轴偏移量对应转化为各轴的位置信息，通过各轴的位置信息转化为位置指令，位置指令通过控制电路发送给对应驱动，对应驱动根据位置指令分别对各轴进行下电补偿。最后命令抱闸吸合，驱动动力电下电使主线路动力电断开。

本实施例中，为保证机器人的稳定性，进一步的，还需要通过机器人内置的处理器来判断是否接受的各轴电补偿；如果补偿已经结束，发出控制命令，根据控制命令将抱闸吸合，同时将驱动控制电和主线路动力电断开。

进一步的，为避免补偿距离过大，机器人下电过程可设置为分步来进行补偿。具体地，将前面得到的各轴偏移量对应拆分为多个各轴的位置信息，将多个各轴的位置信息依次拆分为分步的位置指令，通过分步的位置指令对各轴进行分步下电补偿。最后命令抱闸吸合，驱动动力电下电使主线路动力电断开。

在一个具体的实施例中，以工业机器人下电过程举例。机器人接收到用户下电指令后，根据下电指令加载计算模块，通过拆解机器人所在执行的各项动作，再对各轴参数进行仿真模拟对应得出各轴本体的重力值、各轴本体的负载的重力值、各轴的离心力值、各轴的哥氏力值、各轴的惯性力值和各轴的摩擦力值，将上述各值综合汇总计算后(具体如公式(1))，得到各轴力矩。得到各轴力矩后，对应找到各个轴承对应的参数信息，综合计算得出各轴偏移量(具体如公式(2))。选取机器人内部轴心为基准，根据前面得到的各轴偏移量对应转化为各轴的位置信息，通过各轴的位置信息转化为位置指令，位置指令通过控制电路发送给对应驱动，对应驱动根据位置指令分别对各轴进行下电补偿。最后命令抱闸吸合，驱动动力电下电使主线路动力电断开。

区别于现有技术，本实施例的机器人下电补偿的方法通过计算各轴力矩对机器人下电时的偏移量进行补偿，避免当用户连续上电下电时误差的持续累积。通过上述方式，快速补偿断电后各轴偏移量，大幅减少了轴承断电时的磨损，提高了机器人的稳定性。

参阅图2，图2是本发明机器人一实施例的结构示意图。

如图2所示，本实施例的机器人包括控制电路201、存储器202以及处理器203。

本实施例中，控制电路201用于与传输控制指令；储存器202用于存储计算机程序、计算机程序运行中产生的数据以及控制器资源信息；

处理器203在工作时执行以下程序：

处理器203接收下电指令时，获取机器人的各轴力矩。

具体的，处理器203接收下电指令时，根据下电指令加载计算模块，分别获取各轴本体的重力值、各轴本体的负载的重力值、各轴的离心力值、各轴的哥氏力值、各轴的惯性力值和各轴的摩擦力值，最后将上述各值综合汇总计算后，得到各轴力矩。

其中，各轴本体的重力值、各轴本体的负载的重力值、各轴的离心力值、各轴的哥氏力值、各轴的惯性力值和各轴的摩擦力值是对各轴参数进行仿真模拟得到的。具体的，机器人在执行各项任务过程中，将运行轨迹拆解为各个基础动作，获取各个基础动作的的各项参数信息，并将各项参数信息添加到模拟软件中，建立机器人受力模型，通过机器人受力模型计算出各轴受力情况。

处理器203根据各轴力矩以及对应的参数信息分别计算各轴在下电后的偏移量。

本实施例中，处理器203得到各轴力矩后，对应找到各个轴承对应的参数信息，综合计算得出各轴偏移量。

处理器203根据各轴偏移量分别对各轴进行下电补偿。

具体的，处理器203分别将所述各轴偏移量生成位置指令发送给对应驱动，所述对应驱动根据所述位置指令分别对各轴进行下电补偿。

参数信息包括抱闸游隙与负载的比例系数。

本实施例中，为保证机器人的稳定性，进一步的，还需要通过机器人内置的处理器203来判断是否接受的各轴电补偿；如果补偿已经结束，发出控制命令，根据控制命令将抱闸吸合，同时将驱动控制电和主线路动力电断开。

进一步的，为避免补偿距离过大，机器人下电过程可设置为分步来进行补偿。具体地，处理器203将前面得到的各轴偏移量对应转化为多个各轴的位置信息，将多个各轴的位置信息依次转化为分步的位置指令，通过分步的位置指令将调整过程调整为多次来进行。最后命令抱闸吸合，驱动动力电下电使主线路动力电断开。

在一个具体的实施例中，以工业机器人下电过程举例。机器人处理器203接收到用户下电指令后，根据下电指令加载计算模块，通过拆解机器人所在执行的各项动作，再对各轴参数进行仿真模拟对应得出各轴本体的重力值、各轴本体的负载的重力值、各轴的离心力值、各轴的哥氏力值、各轴的惯性力值和各轴的摩擦力值，将上述各值综合汇总计算后，得到各轴力矩。处理器203得到各轴力矩后，对应找到各个轴承对应的参数信息，综合计算得出各轴偏移量。选取机器人内部轴心为基准，处理器203根据前面得到的各轴偏移量对应转化为各轴的位置信息，通过各轴的位置信息转化为位置指令，位置指令通过控制电路201发送给对应驱动，对应驱动根据位置指令分别对各轴进行下电补偿。最后命令抱闸吸合，驱动动力电下电使主线路动力电断开。

区别于现有技术，本实施例的机器人下电补偿的方法通过计算各轴力矩对机器人下电时的偏移量进行补偿，避免当用户连续上电下电时误差的持续累积。通过上述方式，快速补偿断电后各轴偏移量，大幅减少了轴承断电时的磨损，提高了机器人的稳定性。

本发明还提供一种具有存储功能的装置，请参阅图3。图3是本发明具有存储功能的装置一实施方式的结构示意图，该具有存储功能的装置301上存储有程序数据302，该程序数据302能够被处理器执行以实现以下步骤：接收下电指令时，获取所述机器人的各轴力矩；根据所述各轴力矩以及对应的参数信息分别计算各轴在下电后的偏移量；根据所述各轴偏移量分别对各轴进行下电补偿。

具体执行过程请参阅上述实施例的相关文字描述，在此不再赘述。

区别于现有技术，本实施例的机器人下电补偿的方法通过计算各轴力矩对机器人下电时的偏移量进行补偿，避免当用户连续上电下电时误差的持续累积。通过上述方式，快速补偿断电后各轴偏移量，大幅减少了轴承断电时的磨损，提高了机器人的稳定性。

以上所述仅为本发明的实施方式，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (17)

1.一种机器人下电补偿的方法，其特征在于，包括如下步骤：

接收下电指令时，获取所述机器人的各轴力矩；

根据所述各轴力矩以及对应的参数信息分别计算各轴在下电后的偏移量；

根据所述各轴在下电后的偏移量分别对各轴进行下电补偿；

其中，所述参数信息包括抱闸游隙与负载的比例系数，所述偏移量为所述比例系数与所述各轴力矩的乘积。

2.据权利要求1所述的一种机器人下电补偿的方法，其特征在于，所述根据所述各轴偏移量分别对各轴进行下电补偿的具体步骤包括：

分别将所述各轴在下电后的偏移量生成位置指令发送给对应驱动，所述对应驱动根据所述位置指令分别对各轴进行下电补偿。

3.据权利要求2所述的一种机器人下电补偿的方法，其特征在于，所述分别将所述各轴在下电后的偏移量生成位置指令发送给对应驱动，所述对应驱动根据所述位置指令分别对各轴进行下电补偿的步骤具体包括：分别将所述各轴在下电后的偏移量生成分步的位置指令发送给对应驱动，所述对应驱动根据所述分步的位置指令分别对各轴进行分步下电补偿。

4.据权利要求1所述的一种机器人下电补偿的方法，其特征在于，所述根据所述各轴在下电后的偏移量分别对各轴进行下电补偿之后还包括如下步骤：

控制抱闸吸合，驱动动力电下电使主线路动力电断开。

5.据权利要求1所述的一种机器人下电补偿的方法，其特征在于，所述接收下电指令时，获取所述机器人的各轴力矩的具体步骤包括：

接收下电指令时，根据所述下电指令加载计算模块，分别获取各轴本体的重力值、各轴本体的负载的重力值、各轴的离心力值、各轴的哥氏力值、各轴的惯性力值和各轴的摩擦力值，将上述各值计算后，得到所述各轴力矩。

6.据权利要求5所述的一种机器人下电补偿的方法，其特征在于，所述各轴本体的重力值、各轴本体的负载的重力值、各轴的离心力值、各轴的哥氏力值、各轴的惯性力值和各轴的摩擦力值是对各轴参数进行仿真模拟得到的。

7.一种机器人，其特征在于，包括控制电路、存储器以及处理器；

所述控制电路用于与传输控制指令；

所述存储器用于存储计算机程序、计算机程序运行中产生的数据以及控制器资源信息；

所述处理器用于执行以下程序：

接收下电指令时，获取所述机器人的各轴力矩；

根据所述各轴力矩以及对应的参数信息分别计算各轴在下电后的偏移量；

根据所述各轴在下电后的偏移量分别对各轴进行下电补偿；

其中，所述参数信息包括抱闸游隙与负载的比例系数，所述偏移量为所述比例系数与所述各轴力矩的乘积。

8.根据权利要求7所述的一种机器人，其特征在于，所述处理器还用于分别将所述各轴在下电后的偏移量生成位置指令发送给对应驱动，所述对应驱动根据所述位置指令分别对各轴进行下电补偿。

9.据权利要求8所述的一种机器人，其特征在于，所述处理器还用于分别将所述各轴在下电后的偏移量生成分步的位置指令发送给对应驱动，所述对应驱动根据所述分步的位置指令分别对各轴进行分步下电补偿。

10.根据权利要求7所述的一种机器人，其特征在于，所述处理器还用于控制抱闸吸合，驱动动力电下电使主线路动力电断开。

11.据权利要求7所述的一种机器人，其特征在于，所述处理器还用于接收下电指令时，根据所述下电指令加载计算模块，分别获取各轴本体的重力值、各轴本体的负载的重力值、各轴的离心力值、各轴的哥氏力值、各轴的惯性力值和各轴的摩擦力值，将上述各值计算后，得到所述各轴力矩。

12.据权利要求11所述的一种机器人，其特征在于，所述各轴本体的重力值、各轴本体的负载的重力值、各轴的离心力值、各轴的哥氏力值、各轴的惯性力值和各轴的摩擦力值是对各轴参数进行仿真模拟得到的。

13.一种具有存储功能的装置，其特征在于，所述具有存储功能的装置存储有程序数据，所述程序数据能够被执行以实现以下步骤：

接收下电指令时，获取机器人的各轴力矩；

根据所述各轴力矩以及对应的参数信息分别计算各轴在下电后的偏移量；

根据所述各轴在下电后的偏移量分别对各轴进行下电补偿；

其中，所述参数信息包括抱闸游隙与负载的比例系数，所述偏移量为所述比例系数与所述各轴力矩的乘积。

14.根据权利要求13所述的一种具有存储功能的装置，其特征在于，所述根据所述各轴在下电后的偏移量分别对各轴进行下电补偿的具体步骤包括：

分别将所述各轴在下电后的偏移量生成位置指令发送给对应驱动，所述对应驱动根据所述位置指令分别对各轴进行下电补偿。

15.根据权利要求13所述的一种具有存储功能的装置，所述分别将所述各轴在下电后的偏移量生成位置指令发送给对应驱动，所述对应驱动根据所述位置指令分别对各轴进行下电补偿的步骤具体包括：

分别将所述各轴偏移量生成分步的位置指令发送给对应驱动，所述对应驱动根据所述分步的位置指令分别对各轴进行分步下电补偿。

16.根据权利要求13所述的一种具有存储功能的装置，所述根据所述各轴在下电后的偏移量分别对各轴进行下电补偿之后还包括如下步骤：

控制抱闸吸合，驱动动力电下电使主线路动力电断开。

17.根据权利要求13所述的一种具有存储功能的装置，其特征在于，所述接收下电指令时，获取所述机器人的各轴力矩的具体步骤包括：

接收下电指令时，根据所述下电指令加载计算模块，分别获取各轴本体的重力值、各轴本体的负载的重力值、各轴的离心力值、各轴的哥氏力值、各轴的惯性力值和各轴的摩擦力值，将上述各值计算后，得到所述各轴力矩。

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