CN109702743A - 运动控制系统和用于运动控制系统的丢步报警方法 - Google Patents

Abstract

一种运动控制系统，包括：机器人控制器、运动控制部件和运动部件；运动控制部件包括：用于根据控制参数产生控制波形的控制部和用于根据控制波形产生脉冲并发送给运动部件，以驱动运动部件运动的驱动部；运动部件的输出端设置有传感器，传感器用于实时检测运动部件的运动参数，并将该运动参数实时反馈给运动控制部件的控制部；控制部包括计算单元和比较单元，计算单元，用于根据传感器反馈的运动参数计算运动部件的丢步值；比较单元，用于将丢步值与一个丢步阈值进行比较，当丢步值大于丢步阈值时，运动控制系统发出报警信号。本发明，一方面可以根据报警信号及时停机，防止发生事故，另一方面可以提高用户体验度。

Description

运动控制系统和用于运动控制系统的丢步报警方法

技术领域

本发明涉及运动控制领域，特别是一种运动控制系统以及一种用于运动控制系统的丢步报警方法。

背景技术

一般地，运动控制系统包括控制器、运动控制部件以及运动部件，其中运动部件可以是电机，而在运动控制领域，电机等运动部件是实现运动控制的核心部件，比如在机器人系统中，运动部件通常包括电机+丝杠或者减速器，机器人的运行通过电机+丝杠或者电机+减速器等作为动力源以带动机器人运动。

以运动部件包括电机+减速器的方式为例，电机和减速器是机械臂(或称为机械手、多轴机器人、多关节机器人等)的主要运动执行部件，多轴机器人主要是根据预定的路线从一个初始位置夹取目标物体到目标位置，适用于诸多工业领域的机械自动化作业。

现在市场上的多轴机器人主要包括四轴机器人(具有四个关节)和六轴机器人(具有六个关节)，他们均包括有基座、手臂和末端的物体夹持部，手臂上关节的多少决定了机器人的“轴”的数量，每一个关节都是由一个电机的转动来驱动、以实现关节的运动。

目前，用户需要通过人机交互设备(如电脑、示教器等)实现对机器人的参数设定和控制，目前市场上的人机交互设备大都是针对机器人整体而设计，用户一般通过编辑每个关节的控制参数实现对机器人的运动控制，所述的运动参数实际上是控制运动部件(如电机)的控制参数，用户编辑机器人的控制参数后，发送给机器人本体的运动控制部件(或称为驱控器等)，运动控制部件对接收到的控制参数进行解算后控制运动部件运动，如专利申请号为201210002141.8的中国专利申请文件即公开了一种机器人系统。

结合参考附图1，附图1示出了一种运动控制系统(例如机器人系统)100，包括有机器人控制器101、CAN数据线102、运动控制部件103、电机104，运动控制部件103包括有控制部1031和驱动部1032等，运动控制系统100可以仅包含有一个电机104和运动控制部件103，也可以包含多个电机104和对应的运动控制部件103，例如对于一个四轴机器人，具有四个可以活动的关节，每个关节处均设置有一个电机104，以及对应的运动控制部件103。

在运动控制系统100中，电机104可以单独作为运动部件使用，电机104也可以连接减速器后、共同作为一个运动部件使用，电机107还可以连接丝杠后、共同作为一个运动部件使用，等等。

所述机器人控制器101可以是示教器，还可以是安装有上位机软件的电脑，还可以是安装有APP的手机/Pad等，以实现人机交互，使得用户可以通过机器人控制器101配置控制参数、控制电机104运行状态、显示运动曲线等功能。

所述CAN数据线102实现机器人控制器101和运动控制部件103之间的通信，CAN总线是一种标准总线，广泛应用于汽车电子、工业控制、运动控制等领域，CAN总线数据具有固定的格式，CAN数据线102可以是双绞线或同轴线等。作为替代，还可以通过串行通信等替代CAN数据线102实现二者之间的通信。

所述运动控制部件103实现对机器人控制器101发送来的控制参数的解算，得到实际的电机控制数据(一般为PWM波)，通过调整PWM波的周期和占空比等调节电机104的运行状态。

其中，控制部1031实现对控制参数的解算，可以将控制参数解算成为对应的产生PWM波形的波表数据，并根据波表数据生成对应的PWM波形数据，波表数据中的周期值P不同、则表示电机运行的快慢不同。当然，根据波表数据生成对应的PWM波形数据可以由单独地PWM波形发生器实现，例如由FPGA芯片实现的PWM波形发生器。

驱动部106是电机107的驱动单元，可以根据PWM波形数据驱动电机107运动。

用户通过机器人控制器101编辑好控制参数后，可以通过CAN数据线102发送到运动控制部件103中，控制部1031将接收到的控制参数解算为一组周期值P构成的波表，并根据解算得到的周期P生成一组PWM波形数据，而驱动部106则根据PWM波形数据驱动电机104运动。

结合参考附图2，附图2示出了一种典型的四轴机器人，四轴机器人包括有底座1、大臂2、小臂3，还可以包括安装在小臂3末端的物体抓取部(附图2中未示出)，在四轴机器人的各个关节上分别设置有电机和减速器，例如在底座1上设置有一套电机和减速器，电机和减速器可以带动大臂2等在水平方向上进行360度旋转，而在大臂2的底部设置有另一套电机4和减速器5，电机4和减速器5的旋转可以带动大臂2等沿S1或S2方向上下摆动，在小臂3上也设置有电机和减速器，该电机和减速器可以带动小臂3等沿S1或S2方向摆动，还可以在物体抓取部上设置有电机和减速器，带动物体抓取部运动，物体抓取部可以抓取物体(即负载)，将抓取的物体运送到目的位置。

电机4即可以采用运动控制系统100中的电机104，通过运动控制部件103实现对电机4的控制，使电机4按用户通过机器人控制器101设定的参数沿S1方向俯向下运动或沿S2方向后仰运动。

假设用户通过机器人控制器101设定了一组控制参数，使得电机4带动大臂2沿S1方向俯向下运动15度，控制部1031会将用户设置的控制参数计算为电机4运动的微步数，例如电机运动10000微步为减速器5旋转15度，减速器5旋转15度即会带动大臂2运动15度，因此控制器104将这15度换算为电机4的10000微步。

当电机4通过减速器5带动大臂2沿S1方向运动过程中，电机4应当运动10000微步、以带动大臂2旋转15度，但是在此过程中因机器人受到S2方向的过载力(例如机器人在此过程中碰到物体)等因素的影响而只运动了95000微步，丢失了5000微步，此情况称之为丢步(或失步)，即电机在运转时丢失了一定的微步数、实际运转的微步数小于理论运转的微步数。而丢步严重时，电机转子停滞在一个位置上或围绕一个固定位置抖动，发生堵转现象，造成严重的后果。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种运动控制系统，该运动控制系统能够实现丢步报警功能，能够及时提醒用户电机丢步情况。

本发明所述的运动控制系统，包括机器人控制器、运动控制部件和运动部件，

所述机器人控制器，用于将控制参数配置给所述运动控制部件；

所述运动控制部件包括：控制部和驱动部，

所述控制部，用于根据所述控制参数产生控制波形；

所述驱动部，用于根据所述控制波形产生脉冲并发送给所述运动部件，以驱动所述运动部件运动；

所述运动部件的输出端设置有传感器，其中：

所述传感器，用于实时检测所述运动部件的运动参数，并将该运动参数实时反馈给所述运动控制部件的所述控制部；

所述控制部包括计算单元和比较单元，

所述计算单元，用于根据所述传感器反馈的所述运动参数计算所述运动部件的丢步值；

所述比较单元，用于将所述丢步值与一个丢步阈值进行比较，当所述丢步值大于所述丢步阈值时，所述运动控制系统发出报警信号。

本发明中，用户通过机器人控制器将用于控制运动部件运动的控制参数配置给运动控制部件，具体地，当用户编辑好控制参数后，通过机器人控制器发送给运动控制部件的控制部，控制部接受到控制参数后进行解算，并产生控制波形，驱动部根据控制波形产生脉冲并发送给运动部件，并驱动运动部件运动。在机器人运动的过程中，传感器实时检测运动部件的运动情况(具体检测表征当前运动状态的参数信息，即运动参数)，并将该运动参数实时反馈给运动控制部件的控制部，控制部的计算单元根据传感器反馈的运动参数计算运动部件的丢步值，并且控制部的比较单元将丢步值与一个丢步阈值进行比较，当丢步值大于丢步阈值时，所述运动控制系统发出报警信号。

作为一种举例说明，本发明所述的运动控制系统中，所述传感器为编码器，所述传感器用于实时检测所述运动部件的运动参数包括：实时检测预定单位内所述运动部件实际运动的距离，

所述计算单元用于将所述预定单位内所述运动部件实际运动的距离与所述运动部件的理论运动距离进行计算，得到所述丢步值。

作为又一种举例说明，本发明所述的运动控制系统中，所述计算单元接收到所述预定单位内所述运动部件的实际运动距离后、将所述实际运动距离换算为所述运动部件的实际微步数值，再与所述控制波形的数值进行计算，得到所述丢步值。

作为又一种举例说明，本发明所述的运动控制系统中，所述预定单位为所述编码器的某一线至相邻的下一线。

作为又一种举例说明，本发明所述的运动控制系统中，所述运动控制系统通过以下方式发出所述报警信号：当所述丢步值大于所述丢步阈值时，所述驱动部停止向所述运动部件发送脉冲。

作为又一种举例说明，本发明所述的运动控制系统中，所述运动控制系统通过以下方式发出所述报警信号：当所述丢步值大于所述丢步阈值时，所述运动控制部件向所述机器人控制器发送报警信息，所述机器人控制器根据所述报警信息发出报警信号。

根据本发明的另一方面，本发明提供的用于运动控制系统的丢步报警方法，所述运动控制系统包括机器人控制器、运动控制部件以及运动部件，所述运动控制部件通过向所述运动部件发送脉冲以驱动所述运动部件运动，所述运动部件的输出端设置有传感器，所述丢步报警方法包括以下步骤：

所述机器人控制器将预先确定的丢步阈值配置给所述运动控制部件；

所述传感器实时检测检测所述运动部件的运动参数，并将该运动参数实时反馈给所述运动控制部件；

所述运动控制部件根据所述传感器反馈的所述运动参数计算所述运动部件的丢步值，并将该丢步值与所述丢步阈值进行比较，当所述丢步值大于所述丢步阈值时，所述运动控制系统发出报警信号。

作为一种举例说明，本发明所述的丢步报警方法中，所述传感器为编码器，所述丢步值通过下述方式计算：

所述传感器实时检测预定单位内所述运动部件实际运动的距离；

所述运动控制部件将所述预定单位内所述运动部件实际运动的距离与所述运动部件的理论运动距离进行计算，得到所述丢步值。

作为又一种举例说明，本发明所述的丢步报警方法中，所述传感器为编码器，所述丢步值通过下述方式计算：

所述计算单元接收到所述预定单位内所述运动部件的实际运动距离后、将所述实际运动距离换算为所述运动部件的实际微步数值，再与所述控制波形的数值进行计算，得到所述丢步值。

作为又一种举例说明，本发明所述的丢步报警方法中，所述预定单位为所述编码器的某一线至相邻的下一线。

作为又一种举例说明，本发明所述的丢步报警方法中，所述运动控制系统通过以下方式发出所述报警信号：当所述丢步值大于所述丢步阈值时，所述运动控制部件停止向所述运动部件发送脉冲。

作为又一种举例说明，本发明所述的丢步报警方法中，所述运动控制系统通过以下方式发出所述报警信号：当所述丢步值大于所述丢步阈值时，所述运动控制部件向所述机器人控制器发送报警信息，所述机器人控制器根据所述报警信息发出报警信号。

本发明中，当运动控制系统发出报警信号后，用户根据这一报警信号的提示，从而能够及时调整运动部件的丢步情况，例如，用户可以通过后续补偿的方式弥补丢失的步数，或者用户可以根据具体的情况停机并重新启动，由此可以避免由于丢步严重而导致的电机堵转现象的发生，影响用户体验，例如，如果丢步严重，机器人实际运行的运动路线可能与用户预先设定的运动路线偏差较大。因此，本发明提供的运动控制系统一方面可以检测机器人运动轨迹的规划是否合理(如果速度较大，可能丢步较为严重)，另一方面可以检测电机的寿命，并且还可以很好的实现人机交互，当丢步超过预先设定的丢步阈值时，通过报警的方式进行反馈，提高用户体验度。

附图说明

图1是现有技术中运动控制系统100的原理框图；

图2是现有技术中机器人的结构示意图；

图3是本发明的具体实施方式的运动控制系统200的原理框图；

图4是本发明的具体实施方式的用于运动控制系统的丢步报警方法300的流程图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

作为一种具体实施方式，结合参考附图3，本实施方式提供一种运动控制系统200，以机器人控制系统为例，运动控制系统200包括有机器人控制器201、CAN数据线202、运动控制部件203以及运动部件204(例如，电机)，运动部件204的输出端设置有传感器205，所述传感器205用于实时检测运动部件204的运动参数，并将该运动参数实时反馈给运动控制部件203。具体的，作为一种举例说明，传感器205可以是编码器。其中，运动控制系统200可以仅包含有一个运动部件204和运动控制部件203，也可以包含多个运动部件204和对应的运动控制部件203，例如，结合参考附图2，对于四轴机器人200，具有四个可以活动的关节，每个关节处均设置有一个运动部件204以及对应的运动控制部件203。

运动控制系统200的运动部件204(例如，电机)安装在图2中的机器人的关节上，作为机器人的一部分，因此用户可以通过运动控制系统100来控制机器人运动。

在运动控制系统200中，电机可以单独作为运动部件使用，电机也可以连接减速器后、共同作为一个运动部件使用，电机还可以连接丝杠后、共同作为一个运动部件使用，等等。

所述机器人控制器201用于将控制参数配置给运动控制部件203，从而通过运动控制部件203控制运动部件204(例如，电机)的运动状态，也就是说用户可以通过机器人控制器201实现对机器人的参数的设定和控制，具体地，对于多关节机器人(或称为多关节机械手、多轴机器人、机械臂等)，用户可以通过编辑其每个关节的控制参数实现对机器人的运动控制，这里的控制参数实际上是用于控制运动部件(如电机)的参数。

具体地，所述机器人控制器201可以是示教器，还可以是安装有上位机软件的电脑，还可以是安装有APP的手机/Pad等，以实现人机交互，使得用户可以通过机器人控制器201配置控制参数、控制电机运行状态、显示运动曲线等功能。

作为一种举例说明，机器人控制器201和运动控制部件203之间的通信可以通过CAN数据线202实现，CAN总线是一种标准总线，广泛应用于汽车电子、工业控制、运动控制等领域，CAN总线数据具有固定的格式，CAN数据线可以是双绞线或同轴线等。作为替代，还可以通过串行通信等替代CAN数据线实现二者之间的通信。

所述运动控制部件203实现对机器人控制器201发送来的控制参数的解算，得到实际的电机控制数据(一般为PWM波)，通过调整PWM波的周期和占空比等调节电机的运行状态。

具体地，所述运动控制部件203包括控制部2031和驱动部2032，所述控制部2031用于根据控制参数产生控制波形，具体地，控制部2031对机器人控制器201发送来的控制参数进行解算，可以将控制参数解算成为对应的产生PWM控制波形的波表数据，并根据波表数据生成对应的PWM波形数据。其中，波表数据中的周期值P不同、则表示电机运行的快慢不同。所述驱动部2032用于根据所述控制波形(PWM波形数据)产生脉冲并发送给运动部件204，以驱动运动部件204运动。用户通过机器人控制器201编辑好控制参数后，可以通过CAN数据线202发送到运动控制部件203(具体是控制部2031)中，控制部2031将接收到的控制参数解算为一组周期值P构成的波表，周期值不同则代表电机运动的速度不同，并且根据解算得到的周期P生成一组PWM波形数据，而驱动部2032则根据PWM波形数据驱动电机运动。

其中，控制参数可以是机器人的pvt值，其中，p一般是指减速器的输出轴的旋转角度，电机输出轴的转速与减速器的输出轴的转速具有一个固定的减速比，所述减速比是减速器固有参数或用户可设，例如一款电机的输出轴的转速为1500r/min，减速器的输出轴的转速为25r/min，那么该减速器的减速比为60∶1，此时p是指减速器的输出轴的旋转角度，需要解算为电机的旋转角度后才能控制电机的运动、以达到带动减速器按控制参数进行运动的目的；v一般是指与电机连接的减速器的输出轴的旋转速度(单位为度/秒)，电机输出轴的转速与减速器的转速按减速比60∶1换算后才能得到电机的运动参数；t即为时间(单位秒)，即为电机开始运动后的时间点，电机开始运动时为0，设定一个时间t后即为电机或减速器运动到的某时刻。也就是说，用户可以通过设定不同的控制参数而控制机器人的每个电机按用户设定的运动路线运动，就可以实现对机器人的精确控制，使机器人完成用户设定的各种功能。

进一步地，所述控制部2031包括计算单元2031a和比较单元2031b，所述计算单元2031a用于根据传感器104反馈的运动部件204的运动参数计算运动部件的丢步值。所述比较单元2031b用于将丢步值与一个丢步阈值进行比较，当丢步值大于丢步阈值时，所述运动控制系统发出报警信号。其中，运动参数可以是运动部件204运动过程中表征该运动部件204运动状态的运动参数。例如，这里的运动参数可以是电机的运动距离或者转过的角度等。可以理解的是，本发明中的控制参数是通过机器人控制器201输入的(例如上文提到的pvt值)，而运动参数可以认为是通过传感器204反馈的表征运动部件204当前运动状态的参数信息。

另外，关于丢步阈值，丢步阈值是指在保证电机正常运行的情况下允许的最大丢步值。在实际应用中，丢步阈值的确定可以根据电机的性能以及用户的需求进行设定。例如，对于性能比较好的电机和性能不是很好的电机，在相同的情况下，如果丢失相同的微步数，性能好的电机可能并不影响电机的正常运行，然而对于性能相对较差的电机可能就会影响电机的正常运行，因此，如果用户使用的电机性能比较好，则丢步阈值的数值可以设置的稍微大一些，相反，如果用户使用的电机性能相对较差，则丢步阈值的数值可以设置的稍微小一些。

本发明中，用户通过机器人控制器201将用于控制运动部件204运动的参数(即上文中所指的控制参数)配置给运动控制部件203(或者称之为驱控器等)，具体地是当用户编辑好控制参数后，通过机器人控制器201发送给运动控制部件203的控制部2031，控制部2031接受到控制参数后进行解算，并产生控制波形(可以理解的是这一动作可以由控制部2031的计算单元2031aa执行，也可以设置另外的用于执行这一动作的解算单元)，驱动部2032根据控制波形产生脉冲并发送给运动部件204，并驱动运动部件204运动。在机器人运动的过程中，传感器205实时检测运动部件204的运动情况(具体检测表征当前运动状态的参数信息，即运动参数)，并将该运动参数实时反馈给运动控制部件203的控制部2031，控制部2031的计算单元2031a根据传感器205反馈的运动参数计算运动部件204的丢步值，并且控制部2031的比较单元2031b将丢步值与一个丢步阈值进行比较，当丢步值大于丢步阈值时，所述运动控制系统发出报警信号。

本发明中，当运动控制系统200发出报警信号后，用户根据这一报警信号的提示，及时停止机器人，由此可以避免由于丢步严重而导致的电机堵转现象的发生，影响用户体验，例如，如果丢步严重，机器人实际运行的运动路线可能与用户预先设定的运动路线偏差较大。而且，用户根据这一报警信号的提示可以及时停止机器人，从而防止发生事故。并且，用户还能够根据这一报警信号修改之前设置的控制参数，使控制参数更为合适。因此，本发明提供的运动控制系统一方面可以检测机器人运动轨迹的规划是否合理(如果速度较大，可能丢步较为严重)，另一方面可以检测电机的寿命，并且还可以很好的实现人机交互，当丢步超过预先设定的丢步阈值时，通过报警的方式进行反馈，提高用户体验度。

如上文所述，所述传感器205可以是编码器，一般地，编码器与减速器相连，而减速器与电机相连，电机带动减速机转动，减速器带动编码器转动，本实施方式中，运动部件包括电机和减速机；作为一种举例说明，所述传感器205用于实时检测运动部件204的运动参数包括：实时检测预定单位内运动部件204实际运动的距离，这种情况下，所述计算单元用于将预定单位内运动部件204实际运动的距离与运动部件204的理论运动距离进行计算，得到上述丢步值。其中，运动部件204的理论运动距离为通过机器人控制器201输入的，是在预定单位内用户期望运动部件204运动的距离，而在实际运动中，由于一些外界因素(结合图2所示，如上文中所述的在运动过程中，机器人受到S2方向的过载力)，运动部件204的实际运动距离并不等于理论上输入的理论运动距离，计算单元将二者进行做差计算得到一个差值，该差值即为上述丢步值。

进一步地，作为一种举例说明，所述计算单元2031a接收到预定单位内运动部件204的实际运动距离后、将所述实际运动距离换算为运动部件204的实际微步数值，再与控制波形的数值(也可以理解是运动部件204在预定单位内的运动的理论微步数值)进行计算，得到丢步值。

具体地，以编码器为增量式编码器为例，其中，增量式编码器可将位移转换成周期性的电信号，再把该电信号转变成计数脉冲，用脉冲的个数表示位移的大小。一方面，在预定单位内，例如从编码器的某一线至相邻的下一线，计算单元2031a接收到来自编码器反馈的运动部件204的实际运动距离，可以理解的是，计算单元2031接受的脉冲信号，具体是包含运动部件204实际运动距离的脉冲信号，该脉冲信号包含脉冲个数n，计算单元2031将该脉冲个数换算成电机的微步数(一个脉冲对应一个微步数值)，即上文中所指的实际微步数。另一方面，控制部根据通过机器人控制器201输入的控制参数计算从编码器的某一线至相邻的下一线运动部件204的理论运动距离，同样将该理论运动距离换算成电机的理论微步数(事实上对应上述控制波形的数值)，具体地，理论微步数S_理论＝S_整步×m×η/D。其中，所述运动部件为步进电机，S_整步为步进电机的整步数(S_整步＝360°/θ，θ为步进电机的最小步距角)，m为运动控制部件的细分数，η为步进电机的转速与减速机输出轴转速的比值，D为编码器的分辨率，最后计算单元2031a将实际微步数值与理论微步数值做差，从而得到丢步值。其中，可以理解的是，这里的控制波形的数值对应于控制部根据控制参数(即通过机器人控制器编辑的参数，例如，上文中所指的pvt值)产生的控制波形的脉冲数，一个脉冲数对应电机的一个微步。

作为一种举例说明，所述运动控制系统200通过以下方式发出报警信号：当丢步值大于丢步阈值时，所述运动控制部件停止向运动部件(例如电机)发送脉冲，这样电机一旦接受不到运动控制部件203(具体是驱动部2032)发送的脉冲，则停止转动，由此提醒工作人员，电机丢步已经达到丢步上限值(即上文中的丢步阈值)，工作人员通过重新设置相关参数，并重新启动，从而避免重新启动后再次达到丢步上限值。

作为又一种举例说明，当丢步值大于丢步阈值时，所述运动控制部件203通过CAN数据线202向机器人控制器201发送报警信息，所述机器人控制器201根据报警信息发出报警信号。这样，一旦机器人控制器201接收到来自运动控制部件203的报警信息，则就会发出报警信号，其中，这里的报警信号可以有多种形式，例如可以通过在图形用户界面上显示，具体地例如通过文字显示，具体地如“运行异常”等文字，当然还可以通过符号显示，甚至可以通过声音信号提示工作人员。

作为再一种举例说明，当丢步值大于丢步阈值时，所述运动控制部件一方面停止向运动部件发送脉冲，另一方面运动控制部件向机器人控制器发送报警信息，所述机器人控制器根据报警信息发出报警信号。这样，当丢步值大于丢步阈值时，电机会停止转动，同时机器人控制器201会发出报警信号，正如上文所述可以通过用于人机交互的图形显示界面显示“运行异常”等信息，提醒工作人员丢步已经达到上限，本实施方式的报警方式相当于是双重“防线”，因此更加可靠。

根据本发明另一个方面，提供一种用于运动控制系统的丢步报警方法。结合参考图4，图4中示出了根据本发明一个实施方式的运动运动控制系统的丢步报警方法300的示意性流程图，丢步报警方法包括步骤310、步骤320、步骤330；

步骤310，机器人控制器将预先确定的丢步阈值配置给运动控制部件；

如上所述，丢步阈值是指在保证电机正常运行的情况下允许的最大丢步值，可以根据电机性能和用户需求进行设置。

运动控制部件包括控制部和驱动部，控制部用于根据控制参数产生控制波形；所述驱动部用于根据控制波形产生脉冲并发送给所述运动部件，以驱动所述运动部件运动。机器人控制器用于将控制参数配置给运动控制部件。结合参考附图3，用户可以预先根据自己的需求以及所使用的电机性能确定丢，步阈值，然后在机器人控制器201上将预先确定的丢步阈值编辑好并通过CAN数据线202发送给运动控制部件203。

步骤320，传感器实时检测运动部件的运动参数，并将该运动参数实时反馈给运动控制部件；

传感器可以是编码器或者其他测距传感器，以编码器为例，编码器实时检测预定单位内运动部件实际运动的距离。

步骤S330，运动控制部件根据传感器反馈的运动参数计算所述运动部件的丢步值，并将该丢步值与丢步阈值进行比较，当所述丢步值大于丢步阈值时，所述运动控制系统发出报警信号。

作为一种举例说明，所述丢步值通过下述方式实现：所述传感器实时检测预定单位内所述运动部件实际运动的距离；所述运动控制部件将所述预定单位内所述运动部件实际运动的距离与所述运动部件的理论运动距离进行计算，得到所述丢步值。作为另一种举例说明，所述传感器为编码器，所述丢步值通过下述方式实现：所述计算单元接收到所述预定单位内所述运动部件的实际运动距离后、将所述实际运动距离换算为所述运动部件的实际微步数值，再与所述控制波形的数值进行计算，得到所述丢步值，具体地丢步值的计算方式在上文描述运动控制系统时已经详细描述，在此不再赘述。其中，预定单位为编码器的某一线至与相邻的下一线。

另外，结合参考图3，运动控制部件203的控制部2031包括计算单元2031a和比较单元2032b，所述计算单元2031a，用于根据传感器205反馈的运动参数计算运动部件204的丢步值，丢步值的具体实现方式已经在上文详细介绍，在此不再赘述；所述比较单元2032b，用于将丢步值与一个丢步阈值进行比较，当丢步值大于丢步阈值时，所述运动控制系统发出报警信号。

本发明中，当运动控制系统发出报警信号后，用户根据这一报警信号的提示，从而能够及时调整运动部件的丢步情况，例如，用户可以通过后续补偿的方式弥补丢失的步数，或者用户可以根据具体的情况停机并重新启动，由此可以避免由于丢步严重而导致的电机堵转现象的发生，影响用户体验，例如，如果丢步严重，机器人实际运行的运动路线可能与用户预先设定的运动路线偏差较大。因此，发明提供的运动控制系统一方面可以检测机器人运动轨迹的规划是否合理(如果速度较大，可能丢步较为严重)，另一方面可以检测电机的寿命，并且还可以很好的实现人机交互，当丢步超过预先设定的丢步阈值时，通过报警的方式进行反馈，提高用户体验度。

另外，作为一种具体实现方式，所述运动控制系统通过以下方式发出所述报警信号：当所述丢步值大于所述丢步阈值时，所述运动控制部件停止向所述运动部件发送脉冲。这样，当运动控制部件停止向所述运动部件发送脉冲后，运动部件停止运动，从而能够提醒用户运行异常。

作为另一种具体实现方式，所述运动控制系统通过以下方式发出所述报警信号：当所述丢步值大于所述丢步阈值时，所述运动控制部件向所述机器人控制器发送报警信息，所述机器人控制器根据所述报警信息发出报警信号。具体地，如上所述，可以通过显示的方式提醒用户，当然还可以通过声音的方式提醒用户。综上所述，本发明中，当运动控制部件检测到运动部件(例如电机)的丢步值达到丢步阈值时，可以通过三种方式提醒用户：1)、运动控制部件停止向运动部件发送脉冲，电机停止转动；2)、运动控制部件向机器人控制器发送报警信息，机器人控制器根据报警信息发出报警信号；3)、方式1)和方式2)的组合，即，一方面，运动控制部件停止向运动部件发送脉冲，电机停止转动；另一方面，运动控制部件向机器人控制器发送报警信息，机器人控制器根据报警信息发出报警信号。通过这三种报警方式，一方面可以检测机器人运动轨迹的规划是否合理，另一方面可以检测电机的寿命，并且还可以很好的实现人机交互，当丢步超过预先设定的丢步阈值时，通过报警的方式进行反馈，提高用户体验度。

以上所述的仅为本发明的具体实施例，所应理解的是，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的思想和原则之内所做的任何修改、等同替换等等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (12)

1.一种运动控制系统，所述运动控制系统包括机器人控制器、运动控制部件和运动部件，

所述机器人控制器，用于将控制参数配置给所述运动控制部件；

所述运动控制部件包括：控制部和驱动部，

所述控制部，用于根据所述控制参数产生控制波形；

所述驱动部，用于根据所述控制波形产生脉冲并发送给所述运动部件，以驱动所述运动部件运动；

所述运动部件的输出端设置有传感器，其特征在于：

所述传感器，用于实时检测所述运动部件的运动参数，并将该运动参数实时反馈给所述运动控制部件的所述控制部；

所述控制部包括计算单元和比较单元，

所述计算单元，用于根据所述传感器反馈的所述运动参数计算所述运动部件的丢步值；

所述比较单元，用于将所述丢步值与一个丢步阈值进行比较，当所述丢步值大于所述丢步阈值时，所述运动控制系统发出报警信号。

2.根据权利要求1所述的运动控制系统，其特征在于，

所述传感器为编码器，

所述传感器用于实时检测所述运动部件的运动参数包括：实时检测预定单位内所述运动部件实际运动的距离，

所述计算单元用于将所述预定单位内所述运动部件实际运动的距离与所述运动部件的理论运动距离进行计算，得到所述丢步值。

3.根据权利要求2所述的运动控制系统，其特征在于，

所述计算单元接收到所述预定单位内所述运动部件的实际运动距离后、将所述实际运动距离换算为所述运动部件的实际微步数值，再与所述控制波形的数值进行计算，得到所述丢步值。

4.根据权利要求2或3所述的运动控制系统，其特征在于，

所述预定单位为所述编码器的某一线至相邻的下一线。

5.根据权利要求1所述的运动控制系统，其特征在于，所述运动控制系统通过以下方式发出所述报警信号：当所述丢步值大于所述丢步阈值时，所述驱动部停止向所述运动部件发送脉冲。

6.根据权利要求1或5所述的运动控制系统，其特征在于，所述运动控制系统通过以下方式发出所述报警信号：当所述丢步值大于所述丢步阈值时，所述运动控制部件向所述机器人控制器发送报警信息，所述机器人控制器根据所述报警信息发出报警信号。

7.一种用于运动控制系统的丢步报警方法，所述运动控制系统包括机器人控制器、运动控制部件以及运动部件，所述运动控制部件通过向所述运动部件发送脉冲以驱动所述运动部件运动，所述运动部件的输出端设置有传感器其特征在于：所述丢步报警方法包括以下步骤：

所述机器人控制器将预先确定的丢步阈值配置给所述运动控制部件；

所述传感器实时检测所述运动部件的运动参数，并将该运动参数实时反馈给所述运动控制部件；

所述运动控制部件根据所述传感器反馈的所述运动参数计算所述运动部件的丢步值，并将该丢步值与所述丢步阈值进行比较，当所述丢步值大于所述丢步阈值时，所述运动控制系统发出报警信号。

8.根据权利要求7所述的丢步报警方法，其特征在于，所述传感器为编码器，所述丢步值通过下述方式计算：

所述传感器实时检测预定单位内所述运动部件实际运动的距离；

所述运动控制部件将所述预定单位内所述运动部件实际运动的距离与所述运动部件的理论运动距离进行计算，得到所述丢步值。

9.根据权利要求8所述的丢步报警方法，其特征在于，所述传感器为编码器，所述丢步值通过下述方式计算：

所述计算单元接收到所述预定单位内所述运动部件的实际运动距离后、将所述实际运动距离换算为所述运动部件的实际微步数值，再与所述控制波形的数值进行计算，得到所述丢步值。

10.根据权利要求8或9所述的丢步报警方法，其特征在于，所述预定单位为所述编码器的某一线至相邻的下一线。

11.根据权利要求7所述的丢步报警方法，其特征在于，所述运动控制系统通过以下方式发出所述报警信号：当所述丢步值大于所述丢步阈值时，所述运动控制部件停止向所述运动部件发送脉冲。

12.根据权利要求7或11所述的丢步报警方法，其特征在于，所述运动控制系统通过以下方式发出所述报警信号：当所述丢步值大于所述丢步阈值时，所述运动控制部件向所述机器人控制器发送报警信息，所述机器人控制器根据所述报警信息发出报警信号。