CN88102951A - 测定机器人位置的方法 - Google Patents

Abstract

本法有两个互锁的安装在机器人基轴上根据机器人基轴的运动距离旋转并产生人数不同的脉冲信号的位置传感器。通过确定它们产生的脉冲数的差就可确定机器人的位置。通过计算机器人基轴任一位置对这两个位置传感器产生的参考脉冲的个数差来计算从基准位置到下一参考脉冲的脉冲数，就可求出机器人基轴的位置。检测基准点所需的运动距离可缩短到小于位置传感器的二转，检测基准点位置所需的时间也大大缩短。

Description

本发明涉及测定机器人位置的一种方法，这种方法可适用于机器人、机器手、工作母机、搬运机械及类似场合。

图4是常规的机器人位置检测机构的例子。其中1是机器人的基轴，2是位置增量传感器，它安装在基轴上，3是基准点检测器，装在基准点位置上，4是位置计数器，5是控制器，（其中包括中央处理器CPU）。控制器给执行机构（未画出）发出指令，驱动机轴运动。位置增量传感器根据基轴运动的情况产生脉冲信号，由位置计数器计数。当基轴经过基准点位置时，基准点检测器就产生一个检测信号送到控制器，后者则使位置计数器的计数恢复初值。

在刚接通电源使机器人工作时，上述常规的机器人位置检测机构中不能知道机器人基轴1的位置。所以，接通电源后，机器人基轴1首先要向基准点检测器3所在位置运动，並当检测器3检测到该机器人基轴1时，该检测器3就产生一检测信号送到控制器5。控制器5收到该检测信号就使位置计数器复初值。一旦位置计数器复初值，便通过位置计数器4针对初始化数值增加或减少计数。位置传感器2产生的脉冲信号进行计数，以检测机器人基轴1的位置。

以上，对常规的机器人的一种机器人基轴1做了说明，而所有的机器人基轴1都可作类似操作。

然而，在以增量脉冲发生器作为位置传感器的常规的机器人位置检测机构中，一旦切断了机器人的控制电源，机器人基轴1的位置信息就消失了，因而难于控制该机器人。其结果是，每当接通机器人的控制电源时，都必须把机器人基轴1移动到其基准点检测器3处並使位置计数器4复初值。因而就存在这样一个实际问题：每次检测基准点需化几分钟的时间;其次，由于不管机器人基轴1的仃止位置在哪里，基准点的检测操作都自动使机器人基轴1返回到基准点检测器3一次，要是机器人基轴1与基准点检测器3之间有障碍物，则机器人基轴1就会撞到该障碍物上。

为了解决上述问题，申请号为218942/1982的日本专利揭示了两个增量编码器，它们由一个齿轮机构互相锁定，每一个齿轮的齿数都彼此稍有差别，並且在机器人基轴随动装置的工作范围内，把这每个编码器都自适应于只有一次同时产生零信号。把这两个编码器同时产生零信号的位置称为该机器的原点。这样，只要检测出这个位置，就可测定出机器的原点。然而，即使这种方法作为原点检测手段也是不充分的。

本发明的目的是要解决上述的问题，並提供一种即便把增量脉冲发生器作为位置传感器也能明显地节省基准位置检测时间和机器人工作准备时间的机器人位置检测方法。

本发明的另一目的是提供一种即便把增量脉冲发生器作为位置传感器也能明显地减小检测机器人位置所需的机器人基轴的运动距离以改善了检测基准点时的安全性的机器人位置检测方法。

为了实现上述目的，这里提出了一种机器人位置检测方法，其特点是，提出了两个互锁的安装在机器人基轴上的位置增量传感器，根据机器人基轴运动的距离，它们旋转产生个数不同的脉冲信号，在机器人基轴的任一运动位置上，计算从这两个位置传感器产生的参考脉冲的脉冲个数之差（P₂i），根据i＝（P₁-P₂i）/（P₁-P₂）计算从某一基准位置的下一参考脉冲的脉冲个数（i），并计算P₁×i，就可检测出机器人基准的位置。式中，P₁和P₂分别是所述的位置传感器一转期间产生的脉冲个数。

在上述的机器人位置检测方法中，以机器人运动基轴互锁关系配置的这两个增量传感器根据机器人基轴的运动距离产生不同数目的脉冲。在短距离上运动的机器人基轴的任一位置上检测出参考脉冲，以便根据两种参考脉冲之间的脉冲个数，立即计算出机器人基准的位置。于是，检测基准点所需的运动距离可显著地缩短到位置传感器的转数小于两圈，因而检测基准点所需的时间也可显著地缩短。

如上所述，根据本发明，机器人工作的准备时间可以缩短，同时位置检测所需的机器人基轴运动距离也可以缩短，从而改善了检测基准点时的安全性。

图1是为说明本发明的机器人位置检测方法的一实施例方框图;

图2是说明图1实施例工作的时序图。

图3是说明图1实施例工作的流程图。

图4是常规的机器人位置检测机构的方框图。

现参阅这些附图说明本发明的实施例。

图1所示是机器人位置检测机构的配置图。其中，13是位置传感器的驱动轴，它随机器人基轴（未画出）的运动而旋转。安装在该驱动轴13上的一个齿轮与第一减速齿轮16相啮合，并通过第一减齿轮16与第二减速齿轮17相啮合，这两个减速齿轮的齿数互不相同。第一位置增量传感器（PLG1）11安装在第一减速齿轮16的转轴上，而第二位置增量传感器（PLG2）12安装在第二减速齿轮17的转轴上。调整第一和第二位置传感器11和12按照机器人基轴的运动距离并根据第一和第二减速齿轮16和17齿数差值相自适应产生不同个数的脉冲信号。14是位置计数器。每当传感器11转动一预定角度时就会对位置计数器11产生的脉冲A计数（若传感器11每转动10度产生一个脉冲，则传感器11每转产生36个脉冲就是一个例子）。15是含有CPU的控制器，分别由第一和第二位置传感器11和12向它提供参考脉冲Z₁和Z₂，並由位置计数器14向它提供所计的脉冲A的数目。当控制器15检测到从第一和第二位置传感器11和12来的参考脉冲Z₁和Z₂以及从第一和第二位置传感器11来的脉冲数A时，控制器15就使位置计数器14初始化，同时，控制器15根据参考脉冲Z₁和Z₂以及脉冲数A进行预定的计算，以测定机器人基轴的运动位置。在此情况下，应预先根据机器人基轴的基准位置产生第一和第二位置传感器11和12的参考脉冲Z₁和Z₂。

上述这种机器人位置检测机构的工作将结合图2的时序图和图3的流程图来说明。接通电源后，机器人基轴运动到任一位置，驱动轴13则随着这种运动而转动。当驱动轴13转动时，第一位置传感器11通过第一减速齿轮16而转动，第二位置传感器12通过第二减速齿轮17转动，于是，第一和第二位置传感器11和12产生如图2所示时序的参考脉冲Z₁和Z₂。在参考脉冲Z₁和Z₂送到控制器15的同时，位置计数器14计数了由第一位置传感器11产生的脉冲A并将A读入控制器15，控制器15完成下述操作以测定机器人基轴的位置。

在机器人基轴开始运动的同时，控制器开始按图3的流程Ⅰ→Ⅱ来检测第一位置传感器11的参考脉冲Z₁。假定，第一位置传感器11在第一次检测到参考脉冲Z₁时离基准位置的转数是i-1，並假定在图2所示的第（i-1）转检测的脉冲Z₁之后到第一个参考脉冲Z₂之前位置计数器14按图3的流程Ⅲ→Ⅳ所读出的计数值是P₂i，那么从基准位置起，参考脉冲Z₁的转数i可按图3的流程V依i＝△Pi/△PO＝（P₁-P₂i）/△PO来计算。因此，在检测到第二参考脉冲Z₁时，就可按下式计算出机器人基轴的位置。

机器人基轴位置＝P₁×i

在此情况下，当控制器15已检测到第二个参考脉冲Z₁时，就把位置计数器14的计数值（P₁×i）初始化为上面计算出的机器人位置值。

此后，随着机器人基轴的运动，位置计数器14就对从第一位置传感器11产生的脉冲A计数，并将该计数值与计数器14的初值相加或相减，这样所加或所减的结果就表示了机器人的位置。

如上所述，在本实施例中，第一和第二增量位置传感器11和12分别安装在第一和第二减速齿轮16和17的轴上，第一和第二减速齿轮又通过彼此不同齿数的齿轮依次与驱动轴13相啮合，驱动轴则由机器人基轴的运动而驱动。每当第一和第二位置传感器11和12旋转一圈，由它们所产生的参考脉冲被送到控制器15，每当第一位置传感器11转动预定角度时，由第一位置传感器11产生的脉冲A由位置计数器14计数，並把其计数值送到控制器15。从而，控制器15计算在机器人基轴任一位置时第一和第二位置传感器11和12的参考脉冲的脉冲个数之差（P₂i），再根据公式i＝（P₁-P₂i）/（P₁-P₂）来计算从其基准位置到下一参考脉冲的脉冲数i，这样，由P₁×i就可以得到机器人基轴的位置。

这样，这种采用位置增量传感器来测定机器人基轴位置的方法可以使检测基准点位置所需的运动距离显著地减小到小于位置传感器的二转。因此，检测基准点所需的时间也显著地减少，还减少了机器人工作的准备时间。又因为检测机器人基轴位置所需运动距离的显著缩短，使检测基准点时的安全性也得到了改善。

在本实施例中，只对机器人的一个机器人基轴作了说明，当然，类似机构也适用于机器人的所有机器人基轴。

如上所述，根据本发明，可以提供这样一种检测机器人位置的方法，它可以显著地缩短机器人工作的准备时间，可显著地缩短位置检测所需的机器人基轴运动距离，从而改善了检测基准点时的安全性，尽管采用增量脉冲发生器作为位置传感器也可显著地缩短基准位置的检测时间。

Claims (1)

1、一种检测机器人位置的方法其特征在于下述步骤：它具有两个彼此互锁的安装在机器人基轴上的位置传感器，並且通过旋转可以根据机器人基轴的运动距离来产生具有个数不同的脉冲信号，计算机器人基轴在任意运动位置时这两个位置传感器产生的参考脉冲的个数差(P₂i)并由i=(P₁-P₂i)/(P₁-P₂)计算从基准位置到下一参考脉冲之间的脉冲数(i)，P₁和P₂分别是所述位置传感器每转一周所产生的脉冲数，还计算P₁×i，就可得到机器人基轴的位置。

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