CN115021643A - 一种机器人关节的精确定位方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种机器人关节的精确定位方法和装置，方法包括：获取旋转变压器采集的永磁电机的第一位置信号以及霍尔传感器采集的永磁电机的第二位置信号，并将第一位置信号和第二位置信号分别以N位二进制数形式进行存储；利用第二位置信号的低M位对第一位置信号的低M位进行加权替换，得到合成后的电机加权位置信号，以便实现对机器人关节的精确定位，其中，M＜N。本发明利用霍尔传感器的部分高精度数据替换旋转变压的部分精确度不够的数据，得到合成后的电机加权位置信号，从而得到精确的电机位置信号，进而实现机器人关节的精确定位。

Description

一种机器人关节的精确定位方法和装置

技术领域

本发明属于机器人技术领域，具体涉及一种机器人关节的精确定位方法和装置。

背景技术

机器人关节是机器人各个零部件之间发生相对运动的机构。机器人关节通常采用超声波电机、伺服电机和永磁电机等进行驱动。其中，在利用永磁电机驱动机器人关节时，虽然永磁电机在理想情况下能够实现零转矩波动运行，但在实际应用时，因其反电动势波形不理想等原因使得其性能大打折扣，因此，为了提高永磁电机的控制性能，需要获取其准确的位置信息，从而实现对机器人关节的精确定位。

旋转变压器是一种基于电磁感应原理的测角元件，在关节电机系统中用于检测输出轴的旋转角度。考虑到电机转子和输出轴间存在位置耦合关系，通常结合减速器对电机转子位置进行估计。然而，单独使用输出轴旋转变压器信号来估计电机转子位置会存在已定误差，误差主要包含由减速器回程间隙引起的非线性误差和测角系统的量化误差两部分，其中，减速器回程间隙引起的误差主要出现在电机切换转向之后，表现为幅值一定的偏置常量，量化误差是由于旋变系统测角量化精度有限带来的误差，表现为位置信号部分缺失。以下通过具体公式对电机转子的位置估计误差进行表述，如下：

Δθ＝pi+Δθ_BL； (1)

其中，Δθ表示电子转子位置估计的原理性误差，Δθ_BL表示减速器回程间隙引入的偏置常量，p永磁电机极对数，i表示减速器的减速比。

可见，虽然旋转变压器的测角精度很高，但其量化误差经过减速器的减速比和电机极对数放大后已经不能忽略，因此，如何提供一种有效的方案来克服旋转变压器的量化误差导致的机器人关节定位不够精确的问题，已成为现有技术中一亟待解决的难题。

发明内容

本发明的目的是提供一种机器人关节的精确定位方法和装置，用以解决现有技术中存在的旋转变压器的量化误差导致的机器人关节定位不够精确的技术问题，以获取精确的电机位置，从而对机器人关节进行准确定位。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

第一方面，本发明提供一种机器人关节的精确定位方法，包括：

获取旋转变压器采集的永磁电机的第一位置信号以及霍尔传感器采集的永磁电机的第二位置信号，并将第一位置信号和第二位置信号分别以N位二进制数形式进行存储；

利用第二位置信号的低M位对第一位置信号的低M位进行加权替换，得到合成后的电机加权位置信号，以便实现对机器人关节的精确定位，其中，M＜N。

基于上述公开的内容，通过旋转变压器和霍尔传感器分别对电机系统的位置信号进行采集，并将位置信号以二进制数形式进行存储，从而可以根据旋转变压器和霍尔传感器的测量信号在N位二进制数中各个位置的精确度，利用霍尔传感器的部分高精度数据替换旋转变压的部分精确度不够的数据，得到合成后的电机加权位置信号，从而得到精确的电机位置信号，而电机作为机器人关节的驱动机构，在实现电机的精确定位的同时，即可实现机器人关节的精确定位，从而克服了旋转变压器的量化误差导致的机器人关节定位不够精确的技术问题。

在一种可能的设计中，在获取旋转变压器采集的永磁电机的第一位置信号以及霍尔传感器采集的永磁电机的第二位置信号之前，还包括：

获取信号检测过程中，旋转变压器和霍尔传感器之间的偏移量，并根据偏移量对旋转变压器或霍尔传感器进行相位修正。

基于上述公开的内容，由于在信号检测过程中，可能存在旋转变压器和霍尔传感器之间相位不一致的情形，为了提高信号检测结果的准确性，需要对其进行相位纠正，以使两者相位一致。

在一种可能的设计中，还包括：

分别在第一位置信号和第二位置信号的低M位中设置对应的纠错位，并根据纠错位的比对结果，对电机加权位置信号进行纠错。

基于上述公开的内容，能够克服信号合成过程中导致的进位错误，保证合成后的电机加权位置信号的准确性。

在一种可能的设计中，获取旋转变压器采集的永磁电机的第一位置信号以及霍尔传感器采集的永磁电机的第二位置信号，包括：

获取旋转变压器测得的电机输出轴的旋转角度信号，并将旋转角度信号转化为第一转子位置信号；

获取霍尔传感器测得的电机转子的第二转子位置信号。

在一种可能的设计中，获取旋转变压器采集的永磁电机的第一位置信号以及霍尔传感器采集的永磁电机的第二位置信号，包括：

获取旋转变压器测得的电机输出轴的第一输出轴位置信号；

获取霍尔传感器测得的电机转子位置信号，并将电子转子位置信号转化为第二输出轴位置信号。

在一种可能的设计中，利用第二位置信号的低M位对第一位置信号的低M位进行加权替换，得到合成后的电机加权位置信号，包括：

选取第一转子位置信号的高四位作为可信位，同时选取第二转子位置信号的低八位作为精确位，此时N＝12；

将第一转子位置信号的低八位加权替换为第二转子位置信号的低八位，并将替换后的第一转子位置信号作为合成后的电机转子加权位置信号。

在一种可能的设计中，利用第二位置信号的低M位对第一位置信号的低M位进行加权替换，得到合成后的电机加权位置信号，包括：

选取第一输出轴位置信号的高十一位作为可信位，同时选取第二输出轴位置信号的低五位作为精确位，此时N＝16；

将第一输出轴位置信号的低五位加权替换为第二输出轴位置信号的低五位，并将替换后的第一输出轴位置信号为合成后的电机输出轴加权位置信号。

在一种可能的设计中，获取信号检测过程中，旋转变压器和霍尔传感器之间的偏移量，并根据偏移量对旋转变压器或霍尔传感器进行相位修正，包括：

获取在永磁电机换相瞬间，旋转变压器估计位置与霍尔传感器检测位置之间的第一偏移量；

将旋转变压估计位置加上第一偏移量，得到相位修正后的旋转变压器估计位置。

在一种可能的设计中，获取信号检测过程中，旋转变压器和霍尔传感器之间的偏移量，并根据偏移量对旋转变压器或霍尔传感器进行相位修正，包括：

获取在旋转变压器检测到电机输出轴角度发生变化时，霍尔传感器估计位置与旋转变压器检测位置之间的第二偏移量；

将旋转变压器检测位置加上第二偏移量，得到相位修正后的霍尔传感器估计位置。

第二方面，本发明提供一种机器人关节的精确定位装置，包括：

信号获取模块，用于获取旋转变压器采集的永磁电机的第一位置信号以及霍尔传感器采集的永磁电机的第二位置信号，并将第一位置信号和第二位置信号分别以N位二进制数形式进行存储；

信号加权模块，用于利用第二位置信号的低M位对第一位置信号的低M位进行加权替换，得到合成后的电机加权位置信号，以便实现对机器人关节的精确定位，其中，M＜N。

第三方面，本发明提供一种计算机设备，包括依次通信相连的存储器、处理器和收发器，其中，所述存储器用于存储计算机程序，所述收发器用于收发消息，所述处理器用于读取所述计算机程序，执行如第一方面任意一种可能的设计中所述的机器人关节的精确定位方法。

第四方面，本发明提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有指令，当所述指令在计算机上运行时，执行如第一方面任意一种可能的设计中所述的机器人关节的精确定位方法。

第五方面，本发明提供一种包含指令的计算机程序产品，当所述指令在计算机上运行时，使所述计算机执行如第一方面任意一种可能的设计中所述的机器人关节的精确定位方法。

附图说明

图1为本发明提供的机器人关节的精确定位方法的流程图；

图2为本发明提供的旋转变压器估计位置相位修正原理图；

图3为本发明提供的霍尔传感器估计位置相位修正原理图；

图4为本发明提供的电机转子加权位置信号的合成原理图；

图5为本发明提供的电机输出轴加权位置信号的合成原理图；

图6为本发明提供的电机输出轴加权位置信号的仿真验证曲线图。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将结合附图和实施例或现有技术的描述对本发明作简单地介绍，显而易见地，下面关于附图结构的描述仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在此需要说明的是，对于这些实施例方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。

实施例

为了获取精确的电机位置，以对机器人关节进行准确定位，从而克服现有技术中存在的旋转变压器的量化误差导致的机器人关节定位不够精确的技术问题，本申请实施例提供了一种机器人关节的精确定位方法和装置，用于利用霍尔传感器采集的电机位置信号对旋转变压器采集的电机位置信号进行部分替换，从而得到精确的电机位置信号，进而能够对机器人关节进行准确定位。

在本发明提供的机器人关节的精确定位方法进行说明之前，结合背景技术中的说明，本申请实施例拟先对精确定位方法的可行性进行说明，具体如下：

由于机器人关节电机驱动系统的定位精度是衡量机器人性能的重要指标，在机器人工作过程中，电机系统的任何定位误差都可能令机器人末端作业机构无法到达期望位置而花费大量时间调整。通过分析了影响关节定位精度的因素，可得出通过信息加权方法能够对关节电机驱动系统的定位精度进行提升的结论。具体的，关节电机系统的定位精度主要取决于电机的定位能力和位置传感器的检测精度，在高精度位置控制系统中，单极型旋转变压器的检测精度往往难以满足要求，需要添加额外的多极旋转变压器或感应同步器对输出轴角度进行细分，经位置信息加权后达到提升位置检测精度的目的。那么考虑到关节电机驱动系统位置传感器结构特点，本申请实施例通过霍尔位置传感器返回的信息对旋转变压器进行补充。

此外，由于永磁电机存在六种导通状态，可将电机转子固定在特定的位置上，可知电机的定位精度为60°电气角度，结合电机极对数和减速器减速比可知电机系统的定位精度为0.54°。另一方面，关节系统驱动系统采用位置闭环控制，其位置检测能力直接关系到关节的定位精度，输出轴位置主要依靠旋转变压器检测，其角度转换分辨率为0.18°。那么，如果仅通过霍尔位置传感器测得的电机换相位置对电机转子角度进行判断，则该角度分辨率与电机定位精度一致，为0.54°。可知，除旋转变压器自身参数外，电机的极对数与减速器变比对该方法都有较大的影响。当电机系统参数满足下式时，可以直接通过电机转子的离散位置推算输出轴位置，由此提升关节系统的位置检测能力。

其中，

——旋转变压器的输出轴机械角度检测精度；

——霍尔传感器的电机转子电气角度检测精度。

因此，如果采用基于霍尔信号的转子位置估计方法，则可以在控制系统难以满足上述条件时进行电机系统输出轴位置检测精度的提升。

其中，需要说明的是，本申请实施例提供的机器人关节的精确定位方法可应用于任意智能终端设备来进行信号合成，其中，智能终端设备包括但不限于智能手机、平板电脑、工业计算机、笔记本电脑等，此处不做限定，为了便于描述，除特别说明外，本申请实施例均以工业计算机为执行主体进行说明。可以理解，所述执行主体并不构成对本申请实施例的限定，在其他的一些实施例中可以采用其它终端设备作为执行主体。

如图1-图5所示，是本申请实施例提供的机器人关节的精确定位方法的流程图和原理图，所述机器人关节的精确定位方法包括但不限于由步骤S1～S2实现：

步骤S1.获取旋转变压器采集的永磁电机的第一位置信号以及霍尔传感器采集的永磁电机的第二位置信号，并将第一位置信号和第二位置信号分别以N位二进制数形式进行存储；

在步骤S1一种可能的设计中，获取旋转变压器采集的永磁电机的第一位置信号以及霍尔传感器采集的永磁电机的第二位置信号，包括：

步骤S11a.获取旋转变压器测得的电机输出轴的旋转角度信号，并将旋转角度信号转化为第一转子位置信号；

其中，需要说明的是，由于旋转变压器是在机器人关节系统中是用于检测输出轴的旋转角度，因此，在测得旋转角度之后，需要基于预设的位置信号换算方法将旋转角度转化为转子位置信号，从而与霍尔传感器测得的转子位置信号可以进行合成；其中，预设的位置信号换算方法是现有的转化方法，其具体方法原理于此不再赘述。

步骤S12a.获取霍尔传感器测得的电机转子的第二转子位置信号。

在步骤S1另一种可能的设计中，获取旋转变压器采集的永磁电机的第一位置信号以及霍尔传感器采集的永磁电机的第二位置信号，包括：

S11b.获取旋转变压器测得的电机输出轴的第一输出轴位置信号；

S12b.获取霍尔传感器测得的电机转子位置信号，并将电子转子位置信号转化为第二输出轴位置信号。

其中，需要说明的是，由于霍尔传感器是在机器人关节系统中是用于电机转子位置信号，因此，在测得电机转子位置信号之后，需要基于预设的位置信号换算方法将电机转子位置信号转化为输出轴位置信号，从而与旋转变压器测得的输出轴位置信号可以进行合成；其中，预设的位置信号换算方法是现有的转化方法，其具体方法原理于此不再赘述。

优选的，在步骤S1之前，由于在信号检测过程中，可能存在旋转变压器和霍尔传感器之间相位不一致的情形，为了提高信号检测结果的准确性，需要对其进行相位纠正，以使两者相位一致，因此还包括：

步骤S0.获取信号检测过程中，旋转变压器和霍尔传感器之间的偏移量，并根据偏移量对旋转变压器或霍尔传感器进行相位修正。

如图2所示，作为步骤S0一种可能的设计，获取信号检测过程中，旋转变压器和霍尔传感器之间的偏移量，并根据偏移量对旋转变压器或霍尔传感器进行相位修正，包括：

步骤S01a.获取在永磁电机换相瞬间，旋转变压器估计位置与霍尔传感器检测位置之间的第一偏移量；

其中，需要说明的是，由于电机转子位置的信息加权，需要旋转变压器和霍尔传感器两者的相位一致。而导致相位不一致的主要因素包括传动机构(例如减速器)和信号检测过程中带来的旋转变压器相位滞后。因此引入偏移量来对选编测角系统检测到的位置进行相位修正。考虑到永磁电机换相的空间位置是固定的，因此控制系统可以在换相瞬间计算旋转变压器-编码器的估计值的偏移量，并利用偏移量对其进行修正，由此消除相位滞后的影响。

步骤S02a.将旋转变压估计位置加上第一偏移量，得到相位修正后的旋转变压器估计位置。

如图3所示，作为步骤S0另一种可能的设计，获取信号检测过程中，旋转变压器和霍尔传感器之间的偏移量，并根据偏移量对旋转变压器或霍尔传感器进行相位修正，包括：

步骤S01b.获取在旋转变压器检测到电机输出轴角度发生变化时，霍尔传感器估计位置与旋转变压器检测位置之间的第二偏移量；

其中，需要说明的是，由于全区间霍尔传感器信号换算位置由旋转变压器测得位置作为偏移量，与霍尔传感器换算位置相加得到，旋转变压器测角系统检测到的输出轴角度发生变化时可触发偏移量计算函数，从而得到霍尔传感器信号换算的位置信息。

步骤S02b.将旋转变压器检测位置加上第二偏移量，得到相位修正后的霍尔传感器估计位置。

步骤S2.利用第二位置信号的低M位对第一位置信号的低M位进行加权替换，得到合成后的电机加权位置信号，以便实现对机器人关节的精确定位，其中，M＜N。

如图4所示，其中，优选的，在步骤S2一种可能的设计中，利用第二位置信号的低M位对第一位置信号的低M位进行加权替换，得到合成后的电机加权位置信号，包括：

步骤S21a.选取第一转子位置信号的高四位作为可信位，同时选取第二转子位置信号的低八位作为精确位，此时N＝12；

步骤S21a.将第一转子位置信号的低八位加权替换为第二转子位置信号的低八位，并将替换后的第一转子位置信号作为合成后的电机转子加权位置信号。

其中，需要说明的是，本实施例中第一转子位置信号和第二转子位置信号的位数N可以根据测量精度的需求进行调整，例如可以设置为8位、12位、16位等，此处不做限定，其中，位数越多，对传感器的测量精度要求越高。

其中，需要说明的是，考虑直接对位置信号源可以分解成低频部分和高频部分，因此可将霍尔传感器测量得到的位置信息作为细节信息对旋转变压器估计得到的总体位置信息进行补充和替换，完成信息加权。由于在数字控制系统中，二变量均以二进制数的形式进行处理和保存，因此电机转子的位置变量表达形式如图4所示，在图4中，通过某型号旋转变压器估计得到的电机转子位置分辨率为21.6°，当然，可以理解的是，当采用其他型号的旋转变压器时，此时估计得到的电机转子位置分辨率可能为其他数值，具体可以根据需求设置，此处不做限定。在实践中，旋转变压器测得的高四位是精确数据，当然，可以理解是，当信号位数不同时，也可以取不同的高位数据，例如高三位、高五位等，此处不做限定。在本实施例中，将第一转子位置信号的高四位作为可信位，确定了转子加权信号的部分数据，然后将第一转子位置信号的低八位加权替换为第二转子位置信号的低八位作为补充，可得到完整的电机转子加权位置信号。

如图5所示，其中，优选的，在步骤S2又一种可能的设计中，利用第二位置信号的低M位对第一位置信号的低M位进行加权替换，得到合成后的电机加权位置信号，包括：

步骤S21b.选取第一输出轴位置信号的高十一位作为可信位，同时选取第二输出轴位置信号的低五位作为精确位，此时N＝16；

步骤S22b.将第一输出轴位置信号的低五位加权替换为第二输出轴位置信号的低五位，并将替换后的第一输出轴位置信号为合成后的电机输出轴加权位置信号。

其中，需要说明的是，由于霍尔传感器信号换算得到的输出轴位置范围有限，仅能够作为输出轴检测信息的补充信息，因此，将第一输出轴位置信号取为高十一位，而仅将第一输出轴位置信号的低五位加权替换为第二输出轴位置信号的低五位，从而能够保证合成信息的准确性。在实践中，旋转变压器测得的高十一位是精确数据，当然，可以理解是，当信号位数不同时，也可以取不同的高位数据，例如高十位、高九位等，此处不做限定。在本实施例中，将第一输出轴位置信号的高十一位作为可信位，确定了输出轴加权信号的部分数据，然后将第一输出轴位置信号的低五位加权替换为第二输出轴位置信号的低五位作为补充，可得到完整的电机输出轴加权位置信号。

其中，需要说明的是，在实际应用时，可以同时结合电机转子加权位置信号和电机输出轴加权位置信号，对电机位置进行再次校准，从而进一步确保机器人定位的准确性。

在一种可能的设计中，为了克服信号合成过程中导致的进位错误，保证合成后的电机加权位置信号的准确性，还包括：

步骤S3.分别在第一位置信号和第二位置信号的低M位中设置对应的纠错位，并根据纠错位的比对结果，对电机加权位置信号进行纠错。

例如，在对电机转子加权位置信号进行纠错时，由于测量和估计过程中产生的误差会导致组合错误，其中进位问题是影响最大，则定义两个位置变量的第六、第七位为纠错位，当霍尔位置传感器信号估计的位置信息纠错位为11，且旋变返回位置信息纠错位为00时，说明后者由于量化范围较大的原因使第8位错误进位，将其减1保证组合正确；同样，当旋变位置信号纠错位为11，霍尔位置传感器位置信号纠错位为00时，将第8位数加1。此外，电机输出轴加权位置信号的纠错原理与电机转子加权位置信号的纠错原理一致，此处不再赘述。

基于上述公开的内容，通过旋转变压器和霍尔传感器分别对电机系统的位置信号进行采集，并将位置信号以二进制数形式进行存储，从而可以根据旋转变压器和霍尔传感器的测量信号在N位二进制数中各个位置的精确度，利用霍尔传感器的部分高精度数据替换旋转变压的部分精确度不够的数据，得到合成后的电机加权位置信号，从而得到精确的电机位置信号，而电机作为机器人关节的驱动机构，在实现电机的精确定位的同时，即可实现机器人关节的精确定位，从而克服了旋转变压器的量化误差导致的机器人关节定位不够精确的技术问题。

如图6所示，作为本实施例的一个验证例，通过建立仿真模型对检测精度提升方法进行验证，模型包括以下三个部分：(1)数据预处理：对霍尔位置传感器换算的输出轴角度进行相位修正与位置信息补充；(2)数据加权：对两组位置信息截取不同的位进行合成；(3)纠错部分：根据纠错表中的处理方法，将可能出现的加权错误进行处理。结果如图6，图(a)为输出轴的实际位置、旋转变压器测得的输出轴位置曲线以及合成位置曲线，分别用实际位置、检测位置以及合成位置表示；图(b)为对应的误差曲线。由仿真结果可知：由于旋变测角系统量化精度有限，通过旋转变压器检测得到的输出轴位置误差最大，绝对误差最大可达0.09°；合成方法得到的输出轴位置误差在0.005°以内，除存在少部分合成错误外，检测效果最佳。由此可知，该信息加权方法能够有效提高电机系统位置检测能力。

第二方面，本发明提供一种机器人关节的精确定位装置，包括：

信号获取模块，用于获取旋转变压器采集的永磁电机的第一位置信号以及霍尔传感器采集的永磁电机的第二位置信号，并将第一位置信号和第二位置信号分别以N位二进制数形式进行存储；

信号加权模块，用于利用第二位置信号的低M位对第一位置信号的低M位进行加权替换，得到合成后的电机加权位置信号，以便实现对机器人关节的精确定位，其中，M＜N。

在一种可能的设计中，所述装置还包括：

相位修正模块，用于获取信号检测过程中，旋转变压器和霍尔传感器之间的偏移量，并根据偏移量对旋转变压器或霍尔传感器进行相位修正。

在一种可能的设计中，所述装置还包括：

纠错模块，用于分别在第一位置信号和第二位置信号的低M位中设置对应的纠错位，并根据纠错位的比对结果，对电机加权位置信号进行纠错。

在一种可能的设计中，信号获取模块具体用于：

获取旋转变压器测得的电机输出轴的旋转角度信号，并将旋转角度信号转化为第一转子位置信号；

获取霍尔传感器测得的电机转子的第二转子位置信号。

在一种可能的设计中，信号获取模块具体用于：

获取旋转变压器测得的电机输出轴的第一输出轴位置信号；

获取霍尔传感器测得的电机转子位置信号，并将电子转子位置信号转化为第二输出轴位置信号。

在一种可能的设计中，信号加权模块具体用于：

选取第一转子位置信号的高四位作为可信位，同时选取第二转子位置信号的低八位作为精确位，此时N＝12；

将第一转子位置信号的低八位加权替换为第二转子位置信号的低八位，并将替换后的第一转子位置信号作为合成后的电机转子加权位置信号。

在一种可能的设计中，信号加权模块具体用于：

选取第一输出轴位置信号的高十一位作为可信位，同时选取第二输出轴位置信号的低五位作为精确位，此时N＝16；

将第一输出轴位置信号的低五位加权替换为第二输出轴位置信号的低五位，并将替换后的第一输出轴位置信号为合成后的电机输出轴加权位置信号。

在一种可能的设计中，相位修正模块具体用于：

获取在永磁电机换相瞬间，旋转变压器估计位置与霍尔传感器检测位置之间的第一偏移量；

将旋转变压估计位置加上第一偏移量，得到相位修正后的旋转变压器估计位置。

在一种可能的设计中，相位修正模块具体用于：

获取在旋转变压器检测到电机输出轴角度发生变化时，霍尔传感器估计位置与旋转变压器检测位置之间的第二偏移量；

将旋转变压器检测位置加上第二偏移量，得到相位修正后的霍尔传感器估计位置。

本实施例第二方面提供的前述装置的工作过程、工作细节和技术效果，可以参见如上第一方面或第一方面中任意一种可能设计所述的方法，于此不再赘述。

第三方面，本发明提供一种计算机设备，包括依次通信相连的存储器、处理器和收发器，其中，所述存储器用于存储计算机程序，所述收发器用于收发消息，所述处理器用于读取所述计算机程序，执行如第一方面任意一种可能的设计中所述的机器人关节的精确定位方法。

具体举例的，所述存储器可以但不限于包括随机存取存储器(Random-AccessMemory，RAM)、只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、闪存(Flash Memory)、先进先出存储器(First Input First Output，FIFO)和/或先进后出存储器(First Input Last Output，FILO)等等；所述处理器可以不限于采用型号为STM32F105系列的微处理器；所述收发器可以但不限于为WiFi(无线保真)无线收发器、蓝牙无线收发器、GPRS(General Packet RadioService，通用分组无线服务技术)无线收发器和/或ZigBee(紫蜂协议，基于IEEE802.15.4标准的低功耗局域网协议)无线收发器等。此外，所述计算机设备还可以但不限于包括有电源模块、显示屏和其它必要的部件。

本实施例第三方面提供的前述计算机设备的工作过程、工作细节和技术效果，可以参见如上第一方面或第一方面中任意一种可能设计所述的方法，于此不再赘述。

第四方面，本发明提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有指令，当所述指令在计算机上运行时，执行如第一方面任意一种可能的设计中所述的机器人关节的精确定位方法。

其中，所述计算机可读存储介质是指存储数据的载体，可以但不限于包括软盘、光盘、硬盘、闪存、优盘和/或记忆棒(Memory Stick)等，所述计算机可以是通用计算机、专用计算机、计算机网络、或者其他可编程装置。

本实施例第四方面提供的前述计算机可读存储介质的工作过程、工作细节和技术效果，可以参见如上第一方面或第一方面中任意一种可能设计所述的方法，于此不再赘述。

第五方面，本发明提供一种包含指令的计算机程序产品，当所述指令在计算机上运行时，使所述计算机执行如第一方面任意一种可能的设计中所述的机器人关节的精确定位方法。

本实施例第五方面提供的前述包含指令的计算机程序产品的工作过程、工作细节和技术效果，可以参见如上第一方面或第一方面中任意一种可能设计所述的方法，于此不再赘述。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种机器人关节的精确定位方法，其特征在于，包括：

获取旋转变压器采集的永磁电机的第一位置信号以及霍尔传感器采集的永磁电机的第二位置信号，并将第一位置信号和第二位置信号分别以N位二进制数形式进行存储；

利用第二位置信号的低M位对第一位置信号的低M位进行加权替换，得到合成后的电机加权位置信号，以便实现对机器人关节的精确定位，其中，M＜N。

2.根据权利要求1所述的机器人关节的精确定位方法，其特征在于，在获取旋转变压器采集的永磁电机的第一位置信号以及霍尔传感器采集的永磁电机的第二位置信号之前，还包括：

获取信号检测过程中，旋转变压器和霍尔传感器之间的偏移量，并根据偏移量对旋转变压器或霍尔传感器进行相位修正。

3.根据权利要求1或2所述的机器人关节的精确定位方法，其特征在于，还包括：

分别在第一位置信号和第二位置信号的低M位中设置对应的纠错位，并根据纠错位的比对结果，对电机加权位置信号进行纠错。

4.根据权利要求1所述的机器人关节的精确定位方法，其特征在于，获取旋转变压器采集的永磁电机的第一位置信号以及霍尔传感器采集的永磁电机的第二位置信号，包括：

获取旋转变压器测得的电机输出轴的旋转角度信号，并将旋转角度信号转化为第一转子位置信号；

获取霍尔传感器测得的电机转子的第二转子位置信号。

5.根据权利要求1所述的机器人关节的精确定位方法，其特征在于，获取旋转变压器采集的永磁电机的第一位置信号以及霍尔传感器采集的永磁电机的第二位置信号，包括：

获取旋转变压器测得的电机输出轴的第一输出轴位置信号；

获取霍尔传感器测得的电机转子位置信号，并将电子转子位置信号转化为第二输出轴位置信号。

6.根据权利要求4所述的机器人关节的精确定位方法，其特征在于，利用第二位置信号的低M位对第一位置信号的低M位进行加权替换，得到合成后的电机加权位置信号，包括：

选取第一转子位置信号的高四位作为可信位，同时选取第二转子位置信号的低八位作为精确位，此时N＝12；

将第一转子位置信号的低八位加权替换为第二转子位置信号的低八位，并将替换后的第一转子位置信号作为合成后的电机转子加权位置信号。

7.根据权利要求5所述的机器人关节的精确定位方法，其特征在于，利用第二位置信号的低M位对第一位置信号的低M位进行加权替换，得到合成后的电机加权位置信号，包括：

选取第一输出轴位置信号的高十一位作为可信位，同时选取第二输出轴位置信号的低五位作为精确位，此时N＝16；

将第一输出轴位置信号的低五位加权替换为第二输出轴位置信号的低五位，并将替换后的第一输出轴位置信号为合成后的电机输出轴加权位置信号。

8.根据权利要求2所述的机器人关节的精确定位方法，其特征在于，获取信号检测过程中，旋转变压器和霍尔传感器之间的偏移量，并根据偏移量对旋转变压器或霍尔传感器进行相位修正，包括：

获取在永磁电机换相瞬间，旋转变压器估计位置与霍尔传感器检测位置之间的第一偏移量；

将旋转变压估计位置加上第一偏移量，得到相位修正后的旋转变压器估计位置。

9.根据权利要求2所述的机器人关节的精确定位方法，其特征在于，获取信号检测过程中，旋转变压器和霍尔传感器之间的偏移量，并根据偏移量对旋转变压器或霍尔传感器进行相位修正，包括：

获取在旋转变压器检测到电机输出轴角度发生变化时，霍尔传感器估计位置与旋转变压器检测位置之间的第二偏移量；

将旋转变压器检测位置加上第二偏移量，得到相位修正后的霍尔传感器估计位置。

10.一种机器人关节的精确定位装置，其特征在于，包括：

信号获取模块，用于获取旋转变压器采集的永磁电机的第一位置信号以及霍尔传感器采集的永磁电机的第二位置信号，并将第一位置信号和第二位置信号分别以N位二进制数形式进行存储；

信号加权模块，用于利用第二位置信号的低M位对第一位置信号的低M位进行加权替换，得到合成后的电机加权位置信号，以便实现对机器人关节的精确定位，其中，M＜N。

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