CN110986746A - 输出侧绝对位置检测方法、装置、减速电机和存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明实施例涉及电机技术领域，公开了一种输出侧绝对位置检测方法、装置、减速电机和存储介质。该方法包括：获取电机侧绝对值编码器输出的第一位置信息以及电机输出侧的增量式编码器输出的第二位置信息；根据所述第一位置信息、第二位置信息得到电机输出侧绝对位置；其中，所述第一位置信息以及所述第二位置信息与所述电机侧相对预设的电机侧零点位置转过的圈数r1三者之间一一对应，所述r1在预设圈数取值范围中取值。本发明实施方式可使得减速电机结构简单、紧凑、对减速器类型没有选择性、低成本、不受断电影响、开机可直接读取输出绝对位置，从而更好满足机器人应用要求。

Description

输出侧绝对位置检测方法、装置、减速电机和存储介质

技术领域

本发明涉及电机技术领域，特别涉及一种输出侧绝对位置检测方法、装置、减速电机和存储介质。

背景技术

近年来机器人的发展对机电执行系统提出了越来越高的要求。在机器人运行过程中，精确获取机器人各个关节的输出位置至关重要。为了获取关节的输出绝对位置，现有以下方案：

现有技术方案之一将电机减速输出端通过刚性轴贯穿整个电机，在电机后部安装输出侧的绝对位置编码器或增量式编码器。这种方式一方面机械结构较为复杂，只有特定具有中空结构的减速器，比如摆线针轮减速器，才适用此方案。另一方面，当输出侧使用绝对位置编码器时，成本高昂；当输出侧使用增量式编码器时，断电重新开机后需要电机运动之后才能确定输出侧的绝对位置；

现有技术方案之一在输出端使用增量式编码器，配合限位开关确保绝对位置读数的正确性，这种方式成本相对上述方案较低，但是限位开关和增量式编码器较占空间，对空间要求高的机器人不适用。同时，此方案限制了执行器的可动范围；

现有技术方案之一在输出端使用增量式编码器，并配备电池，使得机器人主电源断电后依然能记录读数。这种方案虽然可靠，但其零件繁多，对空间紧凑的应用场景不利。

综上所述，现有技术中，机器人减速电机的执行系统尚不能同时满足结构简单、紧凑、对减速器类型没有选择性、低成本、不受断电影响、开机可直接读取输出绝对位置等的需求。

发明内容

有鉴于此，本发明实施方式的目的在于提供一种输出侧绝对位置检测方法、装置、减速电机和存储介质，以使得减速电机结构简单、紧凑、对减速器类型没有选择性、低成本、不受断电影响、开机可直接读取输出绝对位置，从而更好满足机器人应用要求。

为解决上述技术问题，本发明的实施方式提供了一种输出侧绝对位置检测方法，包括：

获取电机侧绝对值编码器输出的第一位置信息以及电机输出侧的增量式编码器输出的第二位置信息；

根据所述第一位置信息、第二位置信息得到电机输出侧绝对位置；

其中，所述第一位置信息以及所述第二位置信息与所述电机侧相对预设的电机侧零点位置转过的圈数r1三者之间一一对应，所述r1在预设圈数取值范围中取值。

本发明的实施方式还提供了一种输出侧绝对位置检测装置，包括：

获取模块，用于获取电机侧绝对值编码器输出的第一位置信息以及电机输出侧的增量式编码器输出的第二位置信息；

计算模块，用于根据所述第一位置信息、第二位置信息得到电机输出侧绝对位置；

其中，所述第一位置信息以及所述第二位置信息与所述电机侧相对预设的电机侧零点位置转过的圈数r1三者之间一一对应，所述r1在预设圈数取值范围中取值。

本发明的实施方式还提供了一种减速电机，包括：存储器和处理器，存储器存储计算机程序，处理器运行所述计算机程序以实现如前所述的输出侧绝对位置检测方法；

所述减速电机还包括：设置于电机侧的绝对值编码器以及设置于电机输出侧的增量式编码器；

其中，所述绝对值编码器输出的第一位置信息以及所述增量式编码器输出的第二位置信息与所述电机侧相对预设的电机侧零点位置转过的圈数r1三者之间一一对应，所述r1在预设圈数取值范围中取值。

本发明的实施方式还提供了一种存储介质，用于存储计算机可读程序，所述计算机可读程序用于供计算机执行如前所述的输出侧绝对位置检测方法。

本发明实施方式相对于现有技术而言，获取电机侧绝对值编码器输出的第一位置信息以及电机输出侧的增量式编码器输出的第二位置信息，并根据第一位置信息、第二位置信息得到电机输出侧绝对位置。由于本发明实施方式直接在电机侧设置绝对值编码器，在电机输出侧设置增量式编码器，因此不要求减速器具有特定中空结构，对减速器类型没有选择性，且无需额外增加电池、限位开关、对绝对值编码器以及增量式编码器的精度要求低，因此，结构简单、紧凑，整体成本低，且不受断电影响，在重启开机后可直接获取输出侧的绝对位置，使用更方便。

作为一个实施例，所述根据所述第一位置信息、第二位置信息得到电机输出侧绝对位置，具体包括：

根据所述第一位置信息以及所述第二位置信息得到所述圈数r1；

根据所述r1以及所述第一位置信息得到相对预设的输出侧零点位置的所述输出侧绝对位置；

其中，所述电机侧零点位置与所述输出侧零点位置对应。

作为一个实施例，所述根据所述第一位置信息以及所述第二位置信息得到所述圈数r1，具体为：

从所述预设圈数取值范围中遍历得到与所述第一位置信息、第二位置信息对应的目标圈数取值，作为所述转过的圈数r1。

作为一个实施例，所述第二位置信息为所述增量式编码器的n个磁性数字开关的读值；

所述从所述预设圈数取值范围中遍历得到与所述第一位置信息、第二位置信息对应的目标预设关系的圈数取值中，具体包括：

根据以下公式计算得到与所述预设圈数取值范围中的任一圈数取值r以及第一位置信息对应的各所述磁性数字开关的相位角θ_i；

若各所述磁性数字开关的相位角θ_i均与所述第二位置信息对应，则确定所述圈数取值r与所述第一位置信息、第二位置信息对应；

其中，％表示求余，m为所述绝对值编码器的分辨率，x为所述第一位置信息，z为所述电机侧的零点位置，p为所述增量式编码器的磁性码盘的极数,

为各所述磁性数字开关在输出侧零点位置处的相位角，其中i取遍包含1到n的整数。

作为一个实施例，所述根据所述第一位置信息以及所述第二位置信息得到所述圈数r1，具体包括：

从预设的位置圈数对照表中查找得到与所述第一位置信息以及所述第二位置信息对应的圈数作为所述圈数r1。

作为一个实施例，u与所述增量式编码器的磁性码盘的电周期总数互质；其中，R＝u/v，R为减速比,u和v均为正整数，且u与v互质。

作为一个实施例，所述

且所述n个磁性数字开关的电位角两两不相等；其中，

表示上取整。

附图说明

图1是根据本发明第一实施方式输出侧绝对位置检测方法应用的减速电机的结构示意图；

图2是根据本发明第一实施方式输出侧绝对位置检测方法应用的减速电机的另一结构示意图；

图3是根据本发明第一实施方式输出侧绝对位置检测方法的流程图；

图4是根据本发明第一实施方式输出侧绝对位置检测方法的计算输出侧绝对位置的流程图；

图5是根据本发明第一实施方式输出侧绝对位置检测方法的计算电机转过的圈数的流程图；

图6是根据本发明第二实施方式输出侧绝对位置检测方法的流程图；

图7是根据本发明第三实施方式输出侧绝对位置检测装置的结构示意图；

图中标记示意为：10-电机转子；11-电机转子输出轴；12-绝对值编码器；120-径向充磁磁铁；121-绝对值编码器芯片；20-减速器；21-减速器输出轴；22-增量式编码器；220-磁性码盘；221-磁性数字开关；30-处理计算模块；300-微型计算机；301-电路板。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的各实施方式进行详细的阐述。然而，本领域的普通技术人员可以理解，在本发明各实施方式中，为了使读者更好地理解本发明而提出了许多技术细节。但是，即使没有这些技术细节和基于以下各实施方式的种种变化和修改，也可以实现本发明所要求保护的技术方案。

本发明的第一实施方式涉及一种输出侧绝对位置检测方法，应用于减速电机，尤其适用于机器人减速电机执行系统。如图1所示，为可应用本实施方式的输出侧绝对位置检测方法的减速电机的结构示意图。该减速电机包括：电机转子10、电机转子输出轴11、设置于电机侧的绝对值编码器12、减速器20、减速器输出轴21、设置于减速器20输出侧的增量式编码器22、处理计算模块30。

本实施例中，绝对值编码器12包括径向充磁磁铁120以及绝对值编码器芯片121。电机转子10、电机转子输出轴11以及径向充磁磁铁120三者固定连接，在电机运作时，绝对值编码器芯片121相对电机转子10保持静止。径向充磁磁铁120可以采用沿直径方向充磁的圆柱形双极磁铁。在电机运作时，绝对值编码器芯片121实时检测径向充磁磁铁120的方向，并以分辨率m输出第一位置信息x，x为0≤x＜m中的任意整数。举例而言，本实施例中，m＝4096，x可以为0至4095中的任意整数。

本实施例中，输出侧增量式编码器22包括：磁性码盘220和n个霍尔磁性感应数字开关221(亦称磁性数字开关)。具体地，电机转子输出轴11连接减速器20，减速器20连接减速器输出轴21，即电机转子输出轴11的输出经过减速器20减速后由减速器输出轴21输出。磁性码盘220为环形，与减速器输出轴21固定连接。当电机运作时，减速器输出轴21和磁性码盘220运动，磁性数字开关221保持相对静止。

如图2所示，本实施例中，磁性码盘220包括50极，分为25个电周期，每个电周期包含一个磁极N极和一个磁极S极，N极磁场方向朝外。当电机运作时，磁性码盘220运动，增量式编码器根据磁性数字开关221所在位置对应的磁性码盘220的磁极N极或S极输出高电平或低电平信号，比如，当磁性数字开关221所在位置对应磁性码盘220的磁极S时，该磁性数字开关221输出高电平，当磁性数字开关221所在位置对应磁性码盘220的磁极N时，该磁性数字开关221输出低电平，高低电平可以分别采用1、0表示，因此，n个磁性数字开关221的输出即为增量式编码器的第二位置信息，记作q，q为长度为n位的二进制数字。本实施例对于增量式编码器的结构不做具体限制，比如磁性码盘的极数还可以为26等。

由于减速比为R，电机转子10每转动R圈，减速器输出轴21转动一圈，因此，电机转子10转过的圈数在预设圈数取值范围内变化时，可令电机转过的圈数与x以及q之间形成一一对应关系，即对于每个x、q,预设圈数取值范围内有且仅有一个圈数取值与x、q对应。为此，减速电机的相关配置及参数需要满足以下条件：

表示上取整，比如，log₂R等于2.9时，n≥3；

在实际应用中，减速比R应为大于1的有理数；若R为整数，则需要满足：增量式编码器的磁性码盘的电周期总数与R的最大公约数为1，即p/2与R最大公约数为1；若R不为整数，则任取

的整数，都有v/u*i不能被2/p整除；其中，R＝u/v,u和v均为正整数，且u与v互质，

表示下取整，p为磁性码盘的磁极数；

在n个磁性数字开关中，存在

个磁性数字开关的电位角两两不相等；即存在包含

个磁性数字开关的集合，在集合中任取两个所述磁性数字开关，分别固定于电机输出侧的位置φ_i、φ_j，必然有：φ_i％(720/p)≠φ_j％(720/p)，其中i和j为不大于n的自然数，且i≠j，

表示上取整。

可以理解的是，上述条件是为了使得电机每转动大于或者等于0且小于R圈时，转过的圈数r1、x、q三者之间一一对应的必要条件，而不一定是充分条件，在实际应用中，减速电机的配置只要能够使得转过的圈数r1、x、q三者之间一一对应即可，本实施方式不对减速电机的具体配置做限制。

在一个应用中，u与增量式编码器的磁性码盘的电周期总数互质；其中，R＝u/v，R为减速比,u和v均为正整数，且u与v互质。电周期总数等于p/2，即p/2与u互质。

可选地，本实施例中p＝50，

且n个磁性数字开关的电位角两两不相等。这样可以采用最少数量的磁性数字开关达到检测输出侧绝对位置的目的。具体地，n个磁性数字开关固定于电机输出侧的位置φ_i可以这样确定：

n个磁性数字开关中，第i个磁性数字开关固定于电机输出侧的以下位置φ_i处：720/p×(d_i+(i-1)/n)+offset；其中，d_i为小于或者等于p/2的整数，i取遍1到n之间的整数，offset为任意数字。本实施例中，d₁＝0，d₂＝8，d₃＝16，offset＝1°，即3个磁性数字开关分别固定于电机输出侧的1°、121°、241°位置，即φ₁＝1°、φ₂＝121°、φ₃＝241°；且3个磁性数字开关两两之间相隔1/3个电周期。从而可使得每个x、q均与预设圈数取值范围中的某个圈数取值对应。

可以理解的是，在实际应用中，增量式编码器还可以包含备用磁性数字开关，从而可在某些磁性数字开关失效时，使用备用的磁性数字开关替代失效的磁性数字开关，提高电机维护的便利性。

本实施例中，处理计算模块30包括：微型计算机300和电路板301。其中，微型计算机300包括：存储器和处理器。存储器为非易失性存储介质，在微型计算机300断电后存储内容不会消失。电路板301是微型计算机300和绝对值编码器芯片121的物理载体，微型计算机300和绝对值编码器芯片121可焊接固定在电路板301上，绝对值编码器芯片121位于电路板301更靠近减速器20的一侧，微型计算机300位于电路板301的另一侧。电路板301提供微型计算机300和绝对值编码器芯片121必要的外围电路和电源。

如图3所示，本实施方式的输出侧绝对位置检测方法包括步骤301、步骤302。

步骤301：获取电机侧绝对值编码器输出的第一位置信息以及电机输出侧的增量式编码器输出的第二位置信息。

其中，第一位置信息x为电机侧绝对值编码器12的读值，比如为0-4095中的任意整数；第二位置信息q为输出侧增量式编码器22的读值。

本实施方式中，第一位置信息以及第二位置信息与电机侧相对预设的电机侧零点位置转过的圈数r1三者之间一一对应，r1在预设圈数取值范围中取值。

步骤302：根据第一位置信息、第二位置信息得到电机输出侧绝对位置。

如图4所示，步骤302包括以下步骤：

步骤401：根据第一位置信息以及第二位置信息得到圈数r1。

步骤402：根据r1以及第一位置信息得到相对预设的输出侧零点位置的输出侧绝对位置。

其中，电机侧零点位置与输出侧零点位置对应。

电机侧零点位置是电机侧绝对位置的参考位置，输出侧零点位置是输出侧绝对位置的参考位置，且电机侧零点位置和输出侧零点位置对应，在实际应用中，可以通过初始化方式得到电机侧零点位置和输出侧零点位置。比如，在减速电机执行系统首次通电时，可以控制电机缓慢旋转，并检测第一个使得增量式编码器的读值由第一规定值变化到第二规定值时的绝对值编码器的读值z和增量式编码器的读值q₁,分别作为电机侧零点位置和输出侧零点位置。

本实施例中，一个电周期对应的减速器输出轴机械角为720°/p＝720°/50＝14.4°，而3个磁性数字开关221两两之间相隔1/3个电周期，每个电周期的相位角为360°，因此，3个磁性数字开关221两两之间的相位角之差为120°。当磁性码盘220旋转一周时，三个磁性数字开关的输出包括：

101->100->110->010->011->001->101或001->011->010->110->100->101->001的周期变化，其中->表示变化的顺序，左侧先于右侧发生。磁性数字开关输出的信号由微型计算机300读取。在本实施例中，可规定001->011->010->110->100->101->001的变化方向为正方向。在初始化时，可控制电机正方向缓慢转动，速度可以在20rpm(转/分)以下，当检测到输出侧增量式编码器的值由010到110变化时，将110对应的电机侧绝对值编码器的读值z作为电机侧零点位置，110作为输出侧零点位置，z比如为1000，则1000-110即为对应的电机侧零点位置和输出侧零点位置。可以理解的是，本实施例对于电机运转方向以及第一规定值和第二规定值均不作限制，只要第一规定值和第二规定值是在对应周期中连续出现的。

步骤401根据第一位置信息以及第二位置信息得到电机侧相对预设的电机侧零点位置转过的圈数r1，具体为：从预设圈数取值范围中遍历得到与第一位置信息、第二位置信息对应的目标圈数取值，作为转过的圈数r1；其中，预设圈数取值范围大于或者等于0且小于R，R为电机的减速比，R可以等于6。

如图5所示，步骤401可以包括步骤501至步骤506，从而可遍历得到与第一位置信息、第二位置信息对应的圈数取值。

步骤501：将圈数取值变量r赋值为0；

步骤502：判断r的取值是否小于R，如果r的取值小于R则执行步骤504，否则执行步骤503输出q，x为无效值，即根据当前的q、x无法确定输出侧绝对位置。在本实施例中，R＝6；

步骤504：判断r的取值是否能使q，x成立(即确定r的取值与第一位置信息、第二位置信息是否一一对应)，若成立，则执行步骤506，输出r的取值，此时，r的取值即为与q、x对应的电机转过的圈数r1,否则执行步骤505；

步骤505：将r赋值为r+1，然后返回步骤502。

步骤504判断r的取值是否能使q，x成立中，具体包括：根据以下公式计算得到与预设圈数取值范围中的任一圈数取值r以及第一位置信息对应的各磁性数字开关的相位角θ_i；

若各磁性数字开关的相位角θ_i均与第二位置信息对应，则确定圈数取值r与第一位置信息、第二位置信息对应；其中，％表示求余，m为绝对值编码器的分辨率，x为第一位置信息，z为电机侧的零点位置，p为增量式编码器的磁性码盘的极数，

为各磁性数字开关在输出侧零点位置处的相位角，其中i取遍包含1到n的整数。

换言之，步骤504判断r的取值是否能使q，x成立中，具体包括：根据r的取值以及x分别计算得到每个磁性数字开关的数字的相位角，再根据磁性数字开关的相位角与磁性数字开关的输出的对应关系确定各磁性数字开关的第一读值，然后根据各第一读值与微型计算机读取的q中对应的第二读值的比对结果，确定圈数取值r与第一位置信息、第二位置信息是否一一对应。

本实施例中，分别将位于电机输出侧1°、121°以及241°位置处的磁性数字开关记为k1、k2以及k3。当输出侧位于零点位置时，比如q的输出从001变化到101时，k1、k2以及k3的数字的相位角分别为0°、120°以及240°，即k1、k2以及k3对应的

分别为0°、120°以及240°。

根据公式(一)分别计算得到：

θ₁＝((((r*m+x-z)/m/R*360)％(720/p))*p/2-0)％360；

θ₂＝((((r*m+x-z)/m/R*360)％(720/p))*p/2-120)％360；

θ₃＝((((r*m+x-z)/m/R*360)％(720/p))*p/2-240)％360；

其中，θ₁、θ₂以及θ₃分别为根据r的取值以及x计算得到的k1、k2以及k3的相位角，单位均为°。

磁性数字开关的相位角与磁性数字开关的输出的对应关系比如为：如果0≤θ_i＜180，则磁性数字开关的对应读数为1，如果180≤θ_i＜360，则磁性数字开关的对应读数为0，从而可以据此确定k1、k2以及k3的数字读值，分别记作3个磁性数字开关的第一读值,且q中各磁性数字开关对应的第二读值按照相同方式确定。当3个磁性数字开关的第一读值与微型计算机读取的q中的第二读值均一致时，确定当前的r的取值使q，x成立，否则，判定当前的r的取值为错误值。比如，当根据计算出的相位角确定k1、k2以及k3的读值分别为1、0、1，而q中的第二读值亦为1、0、1时，确定当前的r的取值使q，x成立，否则，比如，q中的第二读值分别为0、0、1时，则确定当前的r的取值不能使q，x成立。

步骤402根据r1以及第一位置信息得到相对预设的输出侧零点位置的输出侧绝对位置中，通过以下公式计算得到输出侧绝对位置A：

A＝(r1*m+x-z)/m/R*360(二)，单位为°。

从公式(二)可以看出，输出侧绝对位置的精度由电机侧绝对值编码器的分辨率m以及减速比R的乘积决定，即，当电机侧绝对值编码器的分辨率为4096，减速比为6时，输出侧绝对位置的精度可达24576。因此，本实施方式在输出侧绝对位置精度要求相同的情况下，相比现有直接在输出侧设置绝对值编码器的方式，可以大大降低对于绝对值编码器的精度要求，从而有利于降低成本。

此外，本实施方式中，电机输出侧磁性数字开关与处理计算模块之间的电线可以设置于减速器外侧，并不要求减速器必须为中空结构，因此对减速器类型没有选择性，适用范围更广。

本发明实施方式相对于现有技术而言，根据电机侧绝对值编码器的第一位置信息以及输出侧增量式编码器的第二位置信息得到输出侧绝对位置。本实施方式仅需在减速电机的电机侧设置绝对值编码器，输出侧设置增量式编码器即可实时检测输出侧绝对位置，且断电重启后也可直接获取输出侧绝对位置。因此，本实施方式不要求减速器为中空结构，对减速器类型没有要求，且无需在输出侧配置限位开关或者电池等，因此，本实施方式可使减速电机同时满足结构简单、紧凑、对减速器类型没有选择性、低成本、不受断电影响、开机可直接读取输出绝对位置等的需求，从而更好满足机器人应用要求。

本发明的第二实施方式涉及一种输出侧绝对位置检测方法，本实施方式与第一实施方式大致相同，主要区别之处在于：在第一实施方式中，通过实时计算方式遍历得到圈数r1,在第二实施方式中，通过查表方式得到圈数r1。

如图6所示，本实施方式的输出侧绝对位置检测方法包括步骤601至步骤603。

步骤601与上述实施方式的步骤301相同，步骤603与上述实施方式的步骤402一致，此处不再赘述。

步骤602：从预设的位置圈数对照表中查找得到与第一位置信息以及第二位置信息对应的圈数作为圈数r1。

举例而言，本实施例中的位置圈数对照表可以这样得到：

控制电机转动使之到达零点位置，将r赋值为0，并控制电机正向旋转，当x由(z-1)％4096变化为z时，将r赋值为r+1；

如果r＜R则继续旋转电机；如果r≥R，则控制电机终止旋转；

在上述电机旋转过程中，读取并记录每一个电机侧绝对值编码器12的读值x、输出侧增量式编码器22的读值q和圈数r，得到位置圈数对照表。其中，位置圈数对照表中的每一个x、q、r组合均应是唯一的，即与表中的其他组合不相同。对于表中的每一个不同的x、q、r组合，可以将(x,q)作为表中元素的索引，r作为元素的值，存储在微型计算机300的存储器中。

步骤602中，当电机运行时，实时读取x,q的值，再通过索引(x,q)查找位置圈数对照表，即可直接读取对应元素的值，即可得到圈数r1。

本发明实施方式相对于现有技术而言，根据电机侧绝对值编码器的第一位置信息以及输出侧增量式编码器的第二位置信息得到输出侧绝对位置。本实施方式仅需在减速电机的电机侧设置绝对值编码器，输出侧设置增量式编码器即可实时检测输出侧绝对位置，且断电重启后也可直接获取输出侧绝对位置。因此，本实施方式不要求减速器为中空结构，对减速器类型没有要求，且无需在输出侧配置限位开关或者电池等，因此，本实施方式可使减速电机同时满足结构简单、紧凑、对减速器类型没有选择性、低成本、不受断电影响、开机可直接读取输出绝对位置等的需求，从而更好满足机器人应用要求。并且，本实施方式通过查找表的方式得到电机转过的圈数r1，避免了减速比不为整数时存在的复杂运算，更易于实现。

本发明的第三实施方式涉及一种输出侧绝对位置检测装置，请参阅图7，本实施方式的输出侧绝对位置检测装置700包括：

获取模块701，用于获取电机侧绝对值编码器输出的第一位置信息以及电机输出侧的增量式编码器输出的第二位置信息；

计算模块702，用于根据第一位置信息、第二位置信息得到电机输出侧绝对位置；

其中，所述第一位置信息以及所述第二位置信息与所述电机侧相对预设的电机侧零点位置转过的圈数r1三者之间一一对应，所述r1在预设圈数取值范围中取值。

可选地，计算模块702包括：

圈数确定子模块，用于根据第一位置信息以及第二位置信息得到圈数r1；以及

位置计算子模块，用于根据r1以及第一位置信息得到相对预设的输出侧零点位置的输出侧绝对位置；其中，电机侧零点位置与输出侧零点位置对应。

在一个例子中，圈数确定子模块用于从预设圈数取值范围中遍历得到与第一位置信息、第二位置信息对应的目标圈数取值，作为转过的圈数r1。

作为一个实施例，第二位置信息为增量式编码器的n个磁性数字开关的读值；

圈数确定子模块还用于根据以下公式计算得到与预设圈数取值范围中的任一圈数取值r以及第一位置信息对应的各磁性数字开关的相位角θ_i；

若公式(一)中各磁性数字开关的相位角θ_i均与第二位置信息对应，则确定圈数取值r与第一位置信息、第二位置对应；

其中，m为绝对值编码器的分辨率，x为第一位置信息，z为电机侧的零点位置，p为增量式编码器的磁性码盘的极数，

为各磁性数字开关在输出侧零点位置处的相位角，其中i取遍包含1到n的整数。

作为一个实施例，圈数确定子模块还用于从预设的位置圈数对照表中查找得到与第一位置信息以及第二位置信息对应的圈数作为圈数r1。

本发明实施方式相对于现有技术而言，输出侧绝对位置检测装置根据电机侧绝对值编码器的第一位置信息以及输出侧增量式编码器的第二位置信息得到输出侧绝对位置。本实施方式仅需在减速电机的电机侧设置绝对值编码器，输出侧设置增量式编码器即可实时检测输出侧绝对位置，且断电重启后也可直接获取输出侧绝对位置。因此，本实施方式不要求减速器为中空结构，对减速器类型没有要求，且无需在输出侧配置限位开关或者电池等，因此，本实施方式可使减速电机同时满足结构简单、紧凑、对减速器类型没有选择性、低成本、不受断电影响、开机可直接读取输出绝对位置等的需求，从而更好满足机器人应用要求。

本发明的第四实施方式涉及一种减速电机。请继续参阅图1，该减速电机包括：处理计算模块30、设置于电机侧的绝对值编码器12以及设置于电机输出侧的增量式编码器22。增量式编码器22包括：磁性码盘220以及n个磁性数字开关221。可以理解的是，增量式编码器22也可以采用光栅编码器，绝对值编码器12也可以采用中空式绝对值编码器,本实施方式对此不作具体限制。

本实施例中，为了使得电机旋转过程中，绝对值编码器12输出的第一位置信息以及增量式编码器22输出的第二位置信息与电机侧相对预设的电机侧零点位置转过的圈数r1三者之间一一对应，其中，r1在预设圈数取值范围中取值，减速电机应满足以下条件：

n≥log₂R；

减速比R应为大于1的有理数；若R为整数，则需要满足：p/2与R最大公约数为1，即增量式编码器的磁性码盘的电周期总数与R的最大公约数为1；若R不为整数，则任取

的整数，都有v/u*i不能被2/p整除；其中R＝u/v,u和v均为正整数，且u与v互质，其中

表示下取整；

在n个磁性数字开关中，存在

个磁性数字开关的电位角两两不相等；即存在包含

个磁性数字开关的集合，在集合中任取两个所述磁性数字开关，分别固定于电机输出侧的位置φ_i、φ_j，必然有：φ_i％(720/p)≠φ_j％(720/p)，其中i和j为不大于n的自然数，且i≠j，

表示上取整。

可选地，u与增量式编码器的磁性码盘的电周期总数互质；其中，R＝u/v，R为减速比,u和v均为正整数，且u与v互质。电周期总数等于p/2，即p/2与u互质。

可选地，

且n个磁性数字开关的电位角两两不相等。

处理计算模块30包括：微型计算机300和电路板301。微型计算机300包括存储器和处理器；

其中，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行以实现如第一实施方式所述的输出侧绝对位置检测方法。

微型计算机300可以为单片微型计算机。处理器601、存储器602可以通过总线或者其他方式连接。存储器作为一种非易失性计算机可读存储介质，可用于存储非易失性软件程序、非易失性计算机可执行程序以及模块。处理器通过运行存储在存储器中的非易失性软件程序、指令以及模块，从而执行设备的各种功能应用以及数据处理，即实现上述输出侧绝对位置检测方法。

上述设备可执行本发明实施方式所提供的方法，具备执行方法相应的功能模块和有益效果，未在本实施方式中详尽描述的技术细节，可参见本发明实施方式所提供的方法。

本发明实施方式相对于现有技术而言，减速电机根据电机侧绝对值编码器的第一位置信息以及输出侧增量式编码器的第二位置信息得到输出侧绝对位置。本实施方式仅需在减速电机的电机侧设置绝对值编码器，输出侧设置增量式编码器即可实时检测输出侧绝对位置，且断电重启后也可直接获取输出侧绝对位置。因此，本实施方式不要求减速器为中空结构，对减速器类型没有要求，且无需在输出侧配置限位开关或者电池等，因此，本实施方式可使减速电机同时满足结构简单、紧凑、对减速器类型没有选择性、低成本、不受断电影响、开机可直接读取输出绝对位置等的需求，从而更好满足机器人应用要求。

本发明的第五实施方式涉及一种非易失性存储介质，用于存储计算机可读程序，所述计算机可读程序用于供计算机执行上述部分或全部的方法实施例。

即，本领域技术人员可以理解，实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一个设备(可以是单片机，芯片等)或处理器(processor)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-OnlyMemory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

本领域的普通技术人员可以理解，上述各实施方式是实现本发明的具体实施例，而在实际应用中，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本发明的精神和范围。

Claims (10)

1.一种输出侧绝对位置检测方法，其特征在于，包括：

获取电机侧绝对值编码器输出的第一位置信息以及电机输出侧的增量式编码器输出的第二位置信息；

根据所述第一位置信息、第二位置信息得到电机输出侧绝对位置；

其中，所述第一位置信息以及所述第二位置信息与所述电机侧相对预设的电机侧零点位置转过的圈数r1三者之间一一对应，所述r1在预设圈数取值范围中取值。

2.根据权利要求1所述的输出侧绝对位置检测方法，其特征在于，所述根据所述第一位置信息、第二位置信息得到电机输出侧绝对位置，具体包括：

根据所述第一位置信息以及所述第二位置信息得到所述圈数r1；

根据所述r1以及所述第一位置信息得到相对预设的输出侧零点位置的所述输出侧绝对位置；

其中，所述电机侧零点位置与所述输出侧零点位置对应。

3.根据权利要求2所述的输出侧绝对位置检测方法，其特征在于，

所述根据所述第一位置信息以及所述第二位置信息得到所述圈数r1，具体为：

从所述预设圈数取值范围中遍历得到与所述第一位置信息、第二位置信息对应的目标圈数取值，作为所述转过的圈数r1。

4.根据权利要求3所述的输出侧绝对位置检测方法，其特征在于，所述第二位置信息为所述增量式编码器的n个磁性数字开关的读值；

所述从所述预设圈数取值范围中遍历得到与所述第一位置信息、第二位置信息对应的目标圈数取值中，具体包括：

根据以下公式计算得到与所述预设圈数取值范围中的任一圈数取值r以及第一位置信息对应的各所述磁性数字开关的相位角θ_i；

若各所述磁性数字开关的相位角θ_i与所述第二位置信息对应，则确定所述圈数取值r与所述第一位置信息、第二位置信息对应；

其中，％表示求余，m为所述绝对值编码器的分辨率，x为所述第一位置信息，z为所述电机侧的零点位置，p为所述增量式编码器的磁性码盘的极数，

为各所述磁性数字开关在输出侧零点位置处的相位角，其中i取遍包含1到n的整数。

5.根据权利要求2所述的输出侧绝对位置检测方法，其特征在于，所述根据所述第一位置信息以及所述第二位置信息得到所述圈数r1，具体包括：

从预设的位置圈数对照表中查找得到与所述第一位置信息以及所述第二位置信息对应的圈数作为所述圈数r1。

6.一种输出侧绝对位置检测装置，其特征在于，包括：

获取模块，用于获取电机侧绝对值编码器输出的第一位置信息以及电机输出侧的增量式编码器输出的第二位置信息；

计算模块，用于根据所述第一位置信息、第二位置信息得到电机输出侧绝对位置；

其中，所述第一位置信息以及所述第二位置信息与所述电机侧相对预设的电机侧零点位置转过的圈数r1三者之间一一对应，所述r1在预设圈数取值范围中取值。

7.一种减速电机，其特征在于，包括：存储器和处理器，存储器存储计算机程序，处理器运行所述计算机程序以实现如权利要求1至5中任一项所述的输出侧绝对位置检测方法；

所述减速电机还包括：设置于电机侧的绝对值编码器以及设置于电机输出侧的增量式编码器；

其中，所述绝对值编码器输出的第一位置信息以及所述增量式编码器输出的第二位置信息与所述电机侧相对预设的电机侧零点位置转过的圈数r1三者之间一一对应，所述r1在预设圈数取值范围中取值。

8.根据权利要求7所述的减速电机，其特征在于，u与所述增量式编码器的磁性码盘的电周期总数互质；其中，R＝u/v，R为减速比,u和v均为正整数，且u与v互质。

9.根据权利要求7所述的减速电机，其特征在于，所述增量式编码器包括：磁性码盘以及n个磁性数字开关；

所述

且所述n个磁性数字开关的电位角两两不相等；其中，

表示上取整。

10.一种存储介质，其特征在于，用于存储计算机可读程序，所述计算机可读程序用于供计算机执行如权利要求1至5中任一项所述的输出侧绝对位置检测方法。

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