一種用于機(jī)器手的伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置及其驅(qū)動(dòng)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種驅(qū)動(dòng)裝置，特別涉及一種用于機(jī)器手的伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置及其驅(qū)動(dòng)方法，屬于機(jī)器手組件技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]機(jī)器手能模仿人手和臂的某些動(dòng)作功能，用以按固定程序抓取、搬運(yùn)物件或操作工具的自動(dòng)操作裝置；機(jī)械手是最早出現(xiàn)的工業(yè)機(jī)器人，也是最早出現(xiàn)的現(xiàn)代機(jī)器人，它可代替人的繁重勞動(dòng)以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的機(jī)械化和自動(dòng)化，能在有害環(huán)境下操作以保護(hù)人身安全，因而廣泛應(yīng)用于機(jī)械制造、冶金、電子、輕工和原子能等部門；其中對(duì)于伺服機(jī)器手其核心部件是伺服電機(jī)，伺服電機(jī)的工作狀態(tài)直接決定機(jī)器手的性能，現(xiàn)有的伺服電機(jī)需要通過驅(qū)動(dòng)器進(jìn)行控制；其主要應(yīng)用于高精度的定位系統(tǒng)；一般是通過位置、速度和力矩三種方式對(duì)伺服馬達(dá)進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)高精度的傳動(dòng)系統(tǒng)定位；現(xiàn)有的伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器都是單獨(dú)反饋和單獨(dú)調(diào)節(jié)，其調(diào)節(jié)效果比較差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003](一 )要解決的技術(shù)問題
[0004]為解決上述問題，本發(fā)明提出了一種用于機(jī)器手的伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置及其驅(qū)動(dòng)方法，能夠?qū)崿F(xiàn)單獨(dú)糾偏和聯(lián)合調(diào)解位置和速度，保證伺服電機(jī)工作的精確性。
[0005]( 二)技術(shù)方案
[0006]本發(fā)明的用于機(jī)器手的伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置，包括驅(qū)動(dòng)控制器，及與驅(qū)動(dòng)控制器電連接的位置控制模塊和脈沖寬度調(diào)制逆變器；及與位置控制模塊電連接的速度控制單元，及與速度控制單元電連接的伺服電機(jī)；及與伺服電機(jī)配合安裝的機(jī)器手，及安裝伺服電機(jī)轉(zhuǎn)軸處的測速裝置，及安裝于機(jī)器手上的三維加速度傳感器，所述測速裝置和三維位置傳感器分別通過調(diào)理電路電連接驅(qū)動(dòng)控制器；所述驅(qū)動(dòng)控制器與位置控制模塊之間，及位置控制模塊與速度控制單元之間分別安裝有第一疊加器和第二疊加器；所述第一疊加器和第二疊加器還電連接脈沖寬度調(diào)制逆變器。
[0007]所述第一疊加器和第二疊加器一輸入端連接脈沖寬度調(diào)制逆變器；所述第一疊加器另一輸入端連接驅(qū)動(dòng)控制器；所述第二疊加器另一輸入端電連接位置控制模塊。
[0008]上述用于機(jī)器手的伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置的驅(qū)動(dòng)方法，包括如下步驟:
[0009]第一步，初始化驅(qū)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)控制器給一個(gè)初始命令，位置控制模塊得到角位移和角速度信號(hào)，并控制速度控制單元輸出信號(hào)，伺服電機(jī)響應(yīng)信號(hào)，機(jī)器手動(dòng)作；
[0010]第二步，反饋信號(hào)采集，機(jī)器手動(dòng)作后，三維加速度傳感器實(shí)時(shí)反饋運(yùn)動(dòng)曲線，測速裝置反饋轉(zhuǎn)速曲線；運(yùn)動(dòng)曲線和轉(zhuǎn)速曲線經(jīng)過調(diào)理電路調(diào)理后，送至驅(qū)動(dòng)控制器；
[0011]第三步，反饋速度信號(hào)響應(yīng)，驅(qū)動(dòng)控制器通過內(nèi)部計(jì)算得到反饋速度曲線與預(yù)定義曲線差值，并將差值依次送至位置控制模塊和速度控制單元；對(duì)速度進(jìn)行糾偏；
[0012]第四步，反饋位置信號(hào)響應(yīng)，其信號(hào)為反饋速度信號(hào)響應(yīng)前的信號(hào)，驅(qū)動(dòng)控制器通過內(nèi)部計(jì)算得到反饋位置曲線與預(yù)定義曲線差值，并將差值送至脈沖寬度調(diào)制逆變器；脈沖寬度調(diào)制逆變器改變脈寬和電流；將位置偏移量和速度形成一個(gè)比例曲線。
[0013]有益效果
[0014]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明用于機(jī)器手的伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置及其驅(qū)動(dòng)方法，將速度反饋信號(hào)作為糾偏反饋信號(hào)，并將反饋的位置信號(hào)作為調(diào)節(jié)信號(hào)，其調(diào)節(jié)過程能夠?qū)崿F(xiàn)角位移、角速度和速度的調(diào)節(jié)，其調(diào)節(jié)過程能夠?qū)崿F(xiàn)位置和速度聯(lián)調(diào)。
【附圖說明】
[0015]圖1是本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0016]如圖1所示，本發(fā)明用于機(jī)器手的伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置，包括驅(qū)動(dòng)控制器1，及與驅(qū)動(dòng)控制器電連接的位置控制模塊2和脈沖寬度調(diào)制逆變器3 ;及與位置控制模塊電連接的速度控制單元4，及與速度控制單元電連接的伺服電機(jī)5 ;及與伺服電機(jī)配合安裝的機(jī)器手6，及安裝伺服電機(jī)轉(zhuǎn)軸處的測速裝置7，及安裝于機(jī)器手上的三維加速度傳感器8，所述測速裝置7和三維位置傳感器8分別通過調(diào)理電路9電連接驅(qū)動(dòng)控制器1 ;所述驅(qū)動(dòng)控制器1與位置控制模塊2之間，及位置控制模塊2與速度控制單元3之間分別安裝有第一疊加器10和第二疊加器11 ;所述第一疊加器10和第二疊加器11還電連接脈沖寬度調(diào)制逆變器3。
[0017]所述第一疊加器10和第二疊加器11 一輸入端連接脈沖寬度調(diào)制逆變器3 ;所述第一疊加器10另一輸入端連接驅(qū)動(dòng)控制器1 ;所述第二疊加器11另一輸入端電連接位置控制模塊2。
[0018]上述用于機(jī)器手的伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置的驅(qū)動(dòng)方法，包括如下步驟:
[0019]第一步，初始化驅(qū)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)控制器給一個(gè)初始命令，位置控制模塊得到角位移和角速度信號(hào)，并控制速度控制單元輸出信號(hào)，伺服電機(jī)響應(yīng)信號(hào)，機(jī)器手動(dòng)作；
[0020]第二步，反饋信號(hào)采集，機(jī)器手動(dòng)作后，三維加速度傳感器實(shí)時(shí)反饋運(yùn)動(dòng)曲線，測速裝置反饋轉(zhuǎn)速曲線；運(yùn)動(dòng)曲線和轉(zhuǎn)速曲線經(jīng)過調(diào)理電路調(diào)理后，送至驅(qū)動(dòng)控制器；
[0021]第三步，反饋速度信號(hào)響應(yīng)，驅(qū)動(dòng)控制器通過內(nèi)部計(jì)算得到反饋速度曲線與預(yù)定義曲線差值，并將差值依次送至位置控制模塊和速度控制單元；對(duì)速度進(jìn)行糾偏；
[0022]第四步，反饋位置信號(hào)響應(yīng)，其信號(hào)為反饋速度信號(hào)響應(yīng)前的信號(hào)，驅(qū)動(dòng)控制器通過內(nèi)部計(jì)算得到反饋位置曲線與預(yù)定義曲線差值，并將差值送至脈沖寬度調(diào)制逆變器；脈沖寬度調(diào)制逆變器改變脈寬和電流；將位置偏移量和速度形成一個(gè)比例曲線。
[0023]因?yàn)殡娖降钠骄岛驼伎毡瘸烧?，在調(diào)節(jié)頻率時(shí)，改變輸出電壓脈沖的占空比，所述采用脈沖寬度調(diào)制逆變器就能同時(shí)實(shí)現(xiàn)變頻和變壓，對(duì)于有的伺服電機(jī)需要進(jìn)行電流控制，可在變壓輸出后加一壓轉(zhuǎn)流模塊即可。
[0024]本發(fā)明用于機(jī)器手的伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置及其驅(qū)動(dòng)方法，將速度反饋信號(hào)作為糾偏反饋信號(hào)，并將反饋的位置信號(hào)作為調(diào)節(jié)信號(hào)，其調(diào)節(jié)過程能夠?qū)崿F(xiàn)角位移、角速度和速度的調(diào)節(jié)，其調(diào)節(jié)過程能夠?qū)崿F(xiàn)位置和速度聯(lián)調(diào)。
[0025]上面所述的實(shí)施例僅僅是對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行描述，并非對(duì)本發(fā)明的構(gòu)思和范圍進(jìn)行限定。在不脫離本發(fā)明設(shè)計(jì)構(gòu)思的前提下，本領(lǐng)域普通人員對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案做出的各種變型和改進(jìn)，均應(yīng)落入到本發(fā)明的保護(hù)范圍，本發(fā)明請(qǐng)求保護(hù)的技術(shù)內(nèi)容，已經(jīng)全部記載在權(quán)利要求書中。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種用于機(jī)器手的伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于:包括驅(qū)動(dòng)控制器，及與驅(qū)動(dòng)控制器電連接的位置控制模塊和脈沖寬度調(diào)制逆變器；及與位置控制模塊電連接的速度控制單元，及與速度控制單元電連接的伺服電機(jī)；及與伺服電機(jī)配合安裝的機(jī)器手，及安裝伺服電機(jī)轉(zhuǎn)軸處的測速裝置，及安裝于機(jī)器手上的三維加速度傳感器，所述測速裝置和三維位置傳感器分別通過調(diào)理電路電連接驅(qū)動(dòng)控制器；所述驅(qū)動(dòng)控制器與位置控制模塊之間，及位置控制模塊與速度控制單元之間分別安裝有第一疊加器和第二疊加器；所述第一疊加器和第二疊加器還電連接脈沖寬度調(diào)制逆變器。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于機(jī)器手的伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于:所述第一疊加器和第二疊加器一輸入端連接脈沖寬度調(diào)制逆變器；所述第一疊加器另一輸入端連接驅(qū)動(dòng)控制器；所述第二疊加器另一輸入端電連接位置控制模塊。 一種用于機(jī)器手的伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)驅(qū)動(dòng)方法，其特征在于:所述方法包括如下步驟:第一步，初始化驅(qū)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)控制器給一個(gè)初始命令，位置控制模塊得到角位移和角速度信號(hào)，并控制速度控制單元輸出信號(hào)，伺服電機(jī)響應(yīng)信號(hào)，機(jī)器手動(dòng)作； 第二步，反饋信號(hào)采集，機(jī)器手動(dòng)作后，三維加速度傳感器實(shí)時(shí)反饋運(yùn)動(dòng)曲線，測速裝置反饋轉(zhuǎn)速曲線；運(yùn)動(dòng)曲線和轉(zhuǎn)速曲線經(jīng)過調(diào)理電路調(diào)理后，送至驅(qū)動(dòng)控制器； 第三步，反饋速度信號(hào)響應(yīng)，驅(qū)動(dòng)控制器通過內(nèi)部計(jì)算得到反饋速度曲線與預(yù)定義曲線差值，并將差值依次送至位置控制模塊和速度控制單元；對(duì)速度進(jìn)行糾偏； 第四步，反饋位置信號(hào)響應(yīng)，其信號(hào)為反饋速度信號(hào)響應(yīng)前的信號(hào)，驅(qū)動(dòng)控制器通過內(nèi)部計(jì)算得到反饋位置曲線與預(yù)定義曲線差值，并將差值送至脈沖寬度調(diào)制逆變器；脈沖寬度調(diào)制逆變器改變脈寬和電流；將位置偏移量和速度形成一個(gè)比例曲線。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用于機(jī)器手的伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置，包括驅(qū)動(dòng)控制器，及與驅(qū)動(dòng)控制器電連接的位置控制模塊和脈沖寬度調(diào)制逆變器；及與位置控制模塊電連接的速度控制單元，及與速度控制單元電連接的伺服電機(jī)；及與伺服電機(jī)配合安裝的機(jī)器手，及安裝伺服電機(jī)轉(zhuǎn)軸處的測速裝置，及安裝于機(jī)器手上的三維加速度傳感器，所述測速裝置和三維位置傳感器分別通過調(diào)理電路電連接驅(qū)動(dòng)控制器；上述用于機(jī)器手的伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置的驅(qū)動(dòng)方法，包括如下步驟：第一步，初始化驅(qū)動(dòng)，第二步，反饋信號(hào)采集，第三步，反饋速度信號(hào)響應(yīng)，第四步，反饋位置信號(hào)響應(yīng)，本發(fā)明用于機(jī)器手的伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置及其驅(qū)動(dòng)方法，能夠糾偏和實(shí)現(xiàn)位置和速度聯(lián)調(diào)。
【IPC分類】B25J9/12
【公開號(hào)】CN105459108
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510464247
【發(fā)明人】宋明安, 孫潔, 付煥清, 劉學(xué)平, 同彥恒, 李志博, 麻輝
【申請(qǐng)人】寧夏巨能機(jī)器人系統(tǒng)有限公司
【公開日】2016年4月6日
【申請(qǐng)日】2015年7月31日