專利名稱：伺服控制裝置及其控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本公開的實施例涉及一種被構(gòu)造成控制電機以提高穩(wěn)定性的伺服控制裝置及其控制方法。
背景技術(shù)：
伺服控制裝置是一種被構(gòu)造為通過輸出伺服機構(gòu)的位置、方向和姿勢作為控制值并跟隨輸入的目標(biāo)值來控制電機的裝置。這里，電機被用于機床、CCTV相機和DVD的光盤裝置、打印機和機器人中，并且被構(gòu)造為根據(jù)位置命令、速度命令和轉(zhuǎn)矩命令迅速且精確地識別位置、速度和轉(zhuǎn)矩(即，電流)。如上所述的伺服控制裝置被構(gòu)造為在位置控制模式、速度控制模式或轉(zhuǎn)矩控制模式中的一個模式下執(zhí)行控制模式，并且彼此獨立地控制每個控制模式。當(dāng)控制模式需要根據(jù)控制情形而改變時，會發(fā)生情況，并且此時，控制情形變得不穩(wěn)定的可能性會升高。具體地說，在自主式裝置中的外科手術(shù)機器人的情況下，穩(wěn)定性和安全性被認(rèn)為是重要的，因此，在改變控制模式時，需更加謹(jǐn)慎。更具體地說，在外科手術(shù)機器人的情況下，在外科手術(shù)機器人的四個臂中需要被控制的一個臂的運動可以通過腳踏開關(guān)而改變，同時在這個時候，其他臂由于隨著施加到其上的制動而不能運動。發(fā)生運動的臂在不改變控制模式的狀態(tài)下控制電機的同時仍連續(xù)地運動。在如上所述的情況下，會發(fā)生劇烈的姿勢變化，并且從而會發(fā)生危害身體的患處或切割區(qū)域的周圍的部分的危險情況。如上所述，外科手術(shù)機器人的伺服控制裝置被構(gòu)造成在控制模式不變的狀態(tài)下控制電機。因此，當(dāng)改變電機的控制模式時，不容易控制電機且電機的控制不穩(wěn)定，關(guān)于各種控制參數(shù)的信息的不一致的變化會引起劇烈振動和沖擊。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本公開的一方面在于提供一種伺服控制裝置及其控制方法，該伺服控制裝置能夠檢測和存儲當(dāng)電機運行時電機的感測數(shù)據(jù)，提取在當(dāng)電機的控制模式改變時將要被變?yōu)榈目刂颇Ｊ较滤璧母袦y數(shù)據(jù)，并且通過使用提取的感測數(shù)據(jù)控制將要被變?yōu)榈目刂颇Ｊ健１竟_的另一方面在于提供一種伺服控制裝置及其控制方法，該伺服控制裝置能夠通過使用線性函數(shù)、正弦函數(shù)、多項式函數(shù)和復(fù)位函數(shù)中的至少一種函數(shù)跟隨命令數(shù)據(jù)。本公開的另一方面在于提供一種伺服控制裝置及其控制方法，該伺服控制裝置能夠包括具有需要根據(jù)控制模式的改變形式跟隨命令數(shù)據(jù)所需的預(yù)定函數(shù)的協(xié)議，并且能夠通過使用所述協(xié)議對控制模式的改變進行控制。
本公開的其他方面將在下面的描述中進行部分闡述，部分將通過描述而顯而易見，或者可通過實施本公開而獲知。根據(jù)本公開的一方面，一種伺服控制裝置包括輸入單元、多個檢測單元和控制單元。輸入單元可以被構(gòu)造為接收關(guān)于第一控制模式和第二控制模式中的一個控制模式的執(zhí)行命令，所述第一控制模式和第二控制模式被構(gòu)造為控制電機。所述多個檢測單元均被構(gòu)造為檢測執(zhí)行第一控制模式和第二控制模式中的每個控制模式所需的感測數(shù)據(jù)。控制單元可以被構(gòu)造為在執(zhí)行第一控制模式的同時接收通過所述多個檢測單元檢測到的多個感測數(shù)據(jù)的反饋，如果通過輸入單元輸入關(guān)于第二控制模式的執(zhí)行命令，則確定需要改變控制模式的時間點，在反饋的多個感測數(shù)據(jù)中檢查執(zhí)行第二控制模式所需的感測數(shù)據(jù)，并且控制從檢查到的感測數(shù)據(jù)到與第二控制模式的執(zhí)行命令相對應(yīng)的命令數(shù)據(jù)的跟隨。控制單元可以被構(gòu)造為通過使用線性函數(shù)、正弦函數(shù)和多項式函數(shù)中的至少一種函數(shù)控制從感測數(shù)據(jù)到命令數(shù)據(jù)的跟隨。第一控制模式可以是位置控制模式、速度控制模式、加速度控制模式、電流控制模式和轉(zhuǎn)矩控制模式中的一種。第二控制模式可以是位置控制模式、速度控制模式、加速度控制模式、電流控制模式和轉(zhuǎn)矩控制模式中的一種。第一控制模式可以是與第二控制模式不同的控制模式?？刂茊卧梢员粯?gòu)造為存儲設(shè)置有第一代碼和第二代碼的協(xié)議，所述第一代碼與控制模式相對應(yīng)，所述第二代碼與從感測數(shù)據(jù)到命令數(shù)據(jù)的跟隨所需的多個函數(shù)相對應(yīng)。所述函數(shù)還可以包括被構(gòu)造為將感測數(shù)據(jù)和命令數(shù)據(jù)復(fù)位到特定值的復(fù)位函數(shù)。控制單元可以被構(gòu)造為在改變控制模式的情況下控制協(xié)議的傳輸/接收。檢測單元可以包括位置檢測單元和電流檢測單元。位置檢測單元可以被構(gòu)造為檢測電機的旋轉(zhuǎn)位置。電流檢測單元可以被構(gòu)造為檢測在電機中流動的電流。 控制單元可以被構(gòu)造為基于檢測到的電流來檢測轉(zhuǎn)矩。伺服控制裝置還可以包括被構(gòu)造為檢測電機的轉(zhuǎn)矩的轉(zhuǎn)矩檢測單元。檢測單元還可以包括速度檢測單元，所述速度檢測單元被構(gòu)造為通過對電機的旋轉(zhuǎn)位置進行微分來檢測電機的旋轉(zhuǎn)速度?？刂茊卧梢员粯?gòu)造為基于檢測出的旋轉(zhuǎn)速度來檢測加速度?？刂茊卧梢园町a(chǎn)生單元、位置控制單元、速度控制單元、電流控制單元、轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生單元和電能轉(zhuǎn)換單元。命令產(chǎn)生單元可以被構(gòu)造為產(chǎn)生位置命令、速度命令、電流命令和轉(zhuǎn)矩命令中的至少一種命令。位置控制單元可以被構(gòu)造為當(dāng)產(chǎn)生了位置命令時跟隨基于位置命令的位置數(shù)據(jù)與檢測出的位置數(shù)據(jù)之間的位置差。速度控制單元可以被構(gòu)造為當(dāng)產(chǎn)生了速度命令時跟隨基于速度命令的速度數(shù)據(jù)與檢測出的速度數(shù)據(jù)之間的速度差。電流控制單元可以被構(gòu)造為當(dāng)產(chǎn)生了電流命令時跟隨基于電流命令的電流數(shù)據(jù)與檢測出的電流數(shù)據(jù)之間的電流差，計算跟隨數(shù)據(jù)差所需的電流，并且控制計算出的電流的產(chǎn)生。轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生單元可以被構(gòu)造為當(dāng)產(chǎn)生了轉(zhuǎn)矩命令時產(chǎn)生電流，以跟隨基于轉(zhuǎn)矩命令的轉(zhuǎn)矩數(shù)據(jù)與檢測到的轉(zhuǎn)矩數(shù)據(jù)之間的轉(zhuǎn)矩差。電能轉(zhuǎn)換單元可以被構(gòu)造為對施加到電機的電能的脈沖寬度進行調(diào)制，以控制跟隨所述數(shù)據(jù)差所需的電流。電流控制單元可以被構(gòu)造為當(dāng)完成了數(shù)據(jù)的跟隨時計算跟隨與第二控制模式的命令數(shù)據(jù)對應(yīng)的轉(zhuǎn)矩所需的電流，并且控制計算的電流的輸出。
根據(jù)本公開的另一方面，一種控制伺服控制裝置的方法如下。通過多個被構(gòu)造為控制電機的控制模式中的一個控制模式控制電機?？山邮赵趫?zhí)行所述多個控制模式中的特定控制模式期間通過多個檢測單元檢測到的多個感測數(shù)據(jù)的反饋。如果輸入關(guān)于另一控制模式的執(zhí)行命令，則確定改變控制模式的時間點。在所述特定控制模式停止的時間點提供的多個感測數(shù)據(jù)的反饋中，檢查在執(zhí)行所述另一控制模式期間所需的感測數(shù)據(jù)。進行從檢查到的感測數(shù)據(jù)到所述另一控制模式的初始命令數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)跟隨。當(dāng)完成了從檢查到的感測數(shù)據(jù)到所述另一控制模式的初始命令數(shù)據(jù)的跟隨時，可以通過所述另一控制模式控制電機。數(shù)據(jù)跟隨可以包括:通過使用線性函數(shù)、正弦函數(shù)和多項式函數(shù)中的至少一個函數(shù)進行從感測數(shù)據(jù)到命令數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)跟隨。所述特定控制模式可以是位置控制模式、速度控制模式、加速度控制模式、電流控制模式和轉(zhuǎn)矩控制模式中的一種。所述另一控制模式可以是位置控制模式、速度控制模式、加速度控制模式、電流控制模式和轉(zhuǎn)矩控制模式中的一種。所述特定控制模式可以是與所述另一控制模式不同的控制模式。數(shù)據(jù)跟隨可以包括:跟隨基于設(shè)置有第一代碼和第二代碼的協(xié)議的數(shù)據(jù)，所述第一代碼與從控制模式所述特定控制模式到所述另一控制模式的改變形式相對應(yīng)，所述第二代碼與進行從感測數(shù)據(jù)到命令數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)跟隨的多個函數(shù)相對應(yīng)。所述函數(shù)還可以包括被構(gòu)造為將感測數(shù)據(jù)和命令數(shù)據(jù)復(fù)位到特定值的復(fù)位函數(shù)。多個感測數(shù)據(jù)的反饋的接收可以包括:在執(zhí)行所述特定控制模式期間檢測電機的旋轉(zhuǎn)速度和電流?？梢酝ㄟ^如下步驟實現(xiàn)多個感測數(shù)據(jù)的反饋的接收:基于檢測到的電流檢測電機的轉(zhuǎn)矩；可通過對電機的旋轉(zhuǎn)位置進行微分檢測電機的旋轉(zhuǎn)速度；可基于檢測到的旋轉(zhuǎn)速度檢測加速度?？梢酝ㄟ^如下步驟實現(xiàn)數(shù)據(jù)的跟隨:計算用于跟隨數(shù)據(jù)差的轉(zhuǎn)矩；可以計算用于跟隨計算出的轉(zhuǎn)矩的電流；可以對施加到電機的用于產(chǎn)生計算出的電流的電能的脈沖寬度進行調(diào)制。如上所述，可以防止在電機的模式改變期間在電機和伺服控制裝置中發(fā)生振動，并且抑制伺服控制裝置的姿勢的快速變化，因此，增加其可靠性。此外，在電機的控制模式改變時可以平穩(wěn)地控制電機。


通過下面結(jié)合附圖對實施例的描述，本公開的這些和/或其它方面將會變得易于理解，其中:圖1是示出根據(jù)本公開實施例的設(shè)置有用于控制電機的伺服控制裝置的外科手術(shù)機器人的視圖。圖2至圖3是示出本公開實施例的設(shè)置有伺服控制裝置的外科手術(shù)機器人的詳細視圖。圖4是示出根據(jù)本公開實施例的伺服控制裝置的控制框圖。圖5是示出了根據(jù)本公開的實施例的存儲在伺服控制裝置中的協(xié)議的視圖。
圖6是根據(jù)本公開實施例的伺服控制裝置的詳細控制框圖。圖7是根據(jù)本公開實施例的伺服控制裝置的控制流程圖。圖8到圖9是根據(jù)本公開實施例的伺服控制裝置的數(shù)據(jù)跟隨的視圖。
具體實施例方式現(xiàn)在，將詳細說明本公開的實施例，其示例在附圖中示出，附圖中，相同的標(biāo)號始終指示相同的元件。外科手術(shù)機器人是一種被構(gòu)造為通過用戶命令移動外科手術(shù)器械而在患處上執(zhí)行治療或者外科手術(shù)的機器人。通過創(chuàng)建許多小切口，穿過小切口插入外科手術(shù)器械，在完成了插入外科手術(shù)器械之后在設(shè)定范圍內(nèi)控制外科手術(shù)器械的運動，在完成了外科手術(shù)過程之后停止外科手術(shù)器械的運動，并且將外科手術(shù)器械取出到外部，來由外科手術(shù)機器人執(zhí)行除了開放手術(shù)之外的外科手術(shù)。如上所述，外科手術(shù)機器人被構(gòu)造成在外科手術(shù)中多次重復(fù)一系列關(guān)鍵動作。如上所述的外科手術(shù)機器人包括:操縱器組件100，安裝在手術(shù)臺上或者附近；控制臺(未示出)，被構(gòu)造為用于用戶觀察患處并控制操縱器組件100 ;以及伺服控制裝置200，被構(gòu)造成控制操縱器組件100的多個臂的運動或者設(shè)置在外科手術(shù)器械處的電機。這里將通過參照附圖提供針對本公開的更多詳細的解釋。圖1是示出根據(jù)本公開實施例的設(shè)置有用于控制電機的伺服控制裝置的外科手術(shù)機器人的圖，圖2至圖3是示出本公開實施例的設(shè)置有伺服控制裝置的外科手術(shù)機器人的詳細視圖。如圖1所示，操縱器組件100包括:主體110 ;多個外科手術(shù)目的臂(surgical-purpose arm) 120,可拆卸地安裝在主體110上，并且設(shè)置有可拆卸地結(jié)合到所述多個外科手術(shù)目的臂中的每個的外科手術(shù)器械150 ;內(nèi)窺鏡目的臂130，可運動地安裝在主體110上，并且設(shè)置有相機和照明裝置，以得到患處以及周圍的圖像；以及顯示裝置140，被構(gòu)造成顯示通過內(nèi)窺鏡目的臂130得到的患處圖像。操縱器組件100還包括伺服控制裝置200，伺服控制裝置200被構(gòu)造成執(zhí)行與控制臺通信并控制多個外科手術(shù)目的臂120和內(nèi)窺鏡目的臂130的操作。如圖2所示，多個外科手術(shù)目的臂和內(nèi)窺鏡目的臂包括多個連桿121、122、123和124。這里，相鄰連桿由接頭連接，電機設(shè)置在接頭處。S卩，每個臂包括連接至主體110的第一連桿121、通過接頭連接至第一連桿121的第二連桿122和通過接頭連接至第二接頭122的第三連桿123。這里，第一連桿121、第二連桿122、第三連桿123和第四連桿124被構(gòu)造成以第一連桿121的y軸為中心旋轉(zhuǎn)，第三連桿123和第四連桿124被構(gòu)造成以第二連桿122的z軸為中心旋轉(zhuǎn)，第四連桿被構(gòu)造成沿著第三連桿123的z軸運動。第四連桿124可以沿著第三連桿123的z軸運動的方式安裝在第三連桿123處。這里，外科手術(shù)器械150可拆卸地結(jié)合至第四連桿124。此時，結(jié)合至第四連桿124的外殼手術(shù)器械150電連接到控制裝置160。多個外科手術(shù)目的臂120和內(nèi)窺鏡目的臂130中的每個包括被構(gòu)造成將運動力施加于每個連桿以使每個連桿運動的電機125、電機126和電機127。因此，多個外科手術(shù)目的臂120和內(nèi)窺鏡目的臂130可以被構(gòu)造成自由運動，從而能夠精確地傳遞用戶(S卩，醫(yī)生)的手部運動。更具體地講，多個外科手術(shù)目的臂120和內(nèi)窺鏡目的臂130包括:第一電機125，安裝在第一連桿121內(nèi)部，并且被構(gòu)造成使得第二連桿122、第三連桿123和第四連桿124旋轉(zhuǎn)；第二電機126，安裝在第二連桿122內(nèi)部，并且被構(gòu)造成使得第三連桿123和第四連桿124旋轉(zhuǎn)；第三電機127，安裝在第三連桿123內(nèi)部，并且被構(gòu)造成使得第四連桿124豎
直運動。S卩，通過根據(jù)控制命令使得每個電機旋轉(zhuǎn)而使得多個外科手術(shù)目的臂120朝向多軸方向運動，通過根據(jù)從控制臺發(fā)送的命令使得每個電機旋轉(zhuǎn)而使得外科手術(shù)器械150向多軸方向運動以操作末端執(zhí)行器，通過根據(jù)控制臺的命令使得每個電機旋轉(zhuǎn)而使得內(nèi)窺鏡目的臂130朝向多軸方向運動。此外，多個外科手術(shù)目的臂120和內(nèi)窺鏡目的臂130可以被用戶手動移動。操縱器組件100還可以包括轉(zhuǎn)矩檢測單元161，轉(zhuǎn)矩檢測單元161安裝在每個臂和主體Iio的連接部分并且被構(gòu)造成檢測施加到每個臂的外力。這里，通過使用多軸力和轉(zhuǎn)矩傳感器，轉(zhuǎn)矩檢測單元161能夠檢測外力的三方向成分以及傳遞到臂的力矩的三方向成分。這里，外力指的是施加在多個外科手術(shù)目的臂120和內(nèi)窺鏡目的臂130中的每個上的用戶的力。顯示裝置140是一種為助手構(gòu)造的裝置，而不是為醫(yī)生構(gòu)造的裝置，顯示裝置140被構(gòu)造成輸出二維或者三維的治療或者外科手術(shù)的外科手術(shù)圖像。如圖3所示，外科手術(shù)器械150包括:第一連桿151 ;第二連桿152，通過接頭連接至第一連桿151 ;以及末端執(zhí)行器153和末端執(zhí)行器154，連接至第二連桿152，并且被構(gòu)造成通過接觸患處執(zhí)行治療或者外科手術(shù)。末端執(zhí)行器153和末端執(zhí)行器154被構(gòu)造成以第一連桿151和第二連桿152之間的接頭軸為中心旋轉(zhuǎn)，以第二連桿152與末端執(zhí)行器153和末端執(zhí)行器154之間的接頭軸為中心旋轉(zhuǎn)，以及以延伸的軸(S卩，第一連桿151的軸向)為中心旋轉(zhuǎn)。此外，末端執(zhí)行器153和末端執(zhí)行器154具有操作范圍。末端執(zhí)行器153和末端執(zhí)行器154的運動通過在第一連桿151內(nèi)部的線纜發(fā)生。上述線纜被構(gòu)造成傳輸通過每個臂傳遞的電信號。末端執(zhí)行器153和末端執(zhí)行器154可以是剪刀，抓取器，測針夾持器，微解剖器，釘施放器(staple applier),敲訂器,抽吸沖洗工具(suctionirrigation tool),施夾器，切割刀片，沖洗器，導(dǎo)管和抽吸孔中的一個末端執(zhí)行器。此外，外科手術(shù)器械的末端執(zhí)行器可以設(shè)置有電動外科手術(shù)的探頭中的一個，其中，電動外科手術(shù)的探頭被構(gòu)造為燒蝕、切除、切割和凝固組織。電機(未示出)設(shè)置在連接外科手術(shù)器械150的相鄰連桿的接頭處。即，末端執(zhí)行器被構(gòu)造成通過接頭的電機向多軸的方向旋轉(zhuǎn)。外科手術(shù)器械150還可以包括諸如應(yīng)變儀的傳感器。通過將在應(yīng)變儀處感測的數(shù)據(jù)傳遞到控制臺，然后傳遞到用戶所控制的輸入單元，用戶能夠直接感覺到在外科手術(shù)器械150處產(chǎn)生的壓力等。
操縱器組件100還包括輸入裝置(未示出)，諸如設(shè)置在主體110上的按鈕或開關(guān)，并且可以從助手直接輸入操作命令，以控制多個臂和外科手術(shù)器械。控制臺是一種能夠在參照從外科手術(shù)組件100的內(nèi)窺鏡得到的患處圖像的同時，通過如同用戶假想地執(zhí)行外科手術(shù)運動那樣隨著假想的外科手術(shù)運動來使得外科手術(shù)器械精確運動的裝置。如上所述的控制臺包括:多個外科手術(shù)目的臂120，設(shè)置在操縱器組件100處；內(nèi)窺鏡目的臂130 ;以及操縱單元，被構(gòu)造成接收控制命令以控制外科手術(shù)器械150。這里，操縱單元包括小尺寸的手腕健身球、操縱桿、手套、觸發(fā)槍和語音識別裝置中的至少一個或多個。操縱單元還可以包括被構(gòu)造成引導(dǎo)止血或者控制外科手術(shù)或者內(nèi)窺鏡目的臂的豎直或水平運動的四腳踏板(four foot pedal)?？刂婆_被構(gòu)造成控制設(shè)置在與通過操縱單元操縱的命令的臂處的電機的操作命令、外科手術(shù)器械的操作命令以及內(nèi)窺鏡的操作命令的傳輸，并且存儲設(shè)置在外科手術(shù)器械處的電機的位置和轉(zhuǎn)矩。當(dāng)輸入命令時，控制臺檢查電機的位置和轉(zhuǎn)矩，以操作電機、外科手術(shù)器械和設(shè)置在臂處的內(nèi)窺鏡，通過使用檢查到的位置和轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生下一命令，并且控制產(chǎn)生的命令的傳輸?？刂婆_還包括被構(gòu)造成為用戶輸出患處圖像的輸出單元。輸出單元包括被構(gòu)造成觀察立體圖像的光學(xué)透鏡。 控制臺被構(gòu)造成通過執(zhí)行與操縱器組件100的有線/無線通信將命令傳輸?shù)讲倏v器組件100，控制臺能夠接收設(shè)置在操縱器組件100的臂和外科手術(shù)器械處的電機的位置和轉(zhuǎn)矩。伺服控制裝置200設(shè)置在操縱器組件100處，被構(gòu)造成控制設(shè)置在多個臂和外科手術(shù)器械處的電機的操作。伺服控制裝置200能夠執(zhí)行與控制臺的有線/無線通信，并且接收臂和外科手術(shù)器械的操作命令。這時，伺服控制裝置200確定與從控制臺傳輸?shù)牟僮髅顚?yīng)的電機的控制模式，伺服控制裝置200確定當(dāng)前的控制模式與確定的控制模式是否相同。如果伺服控制裝置200確定當(dāng)前的控制模式與確定的控制模式彼此不同，那么伺服控制裝置200還確定與將從當(dāng)前控制模式改變的控制模式的改變形式對應(yīng)的函數(shù)，并且通過使用確定的函數(shù)控制從感測數(shù)據(jù)到命令數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)跟隨。這里，感測數(shù)據(jù)指的是在將要改變的控制模式下所需的數(shù)據(jù)，命令數(shù)據(jù)指的是在將要改變的控制模式下命令的初始數(shù)據(jù)。伺服控制裝置200可以設(shè)置在控制臺處。這時，控制臺可以通過接收來自操縱器組件100的電機的感測數(shù)據(jù)產(chǎn)生用于操作電機的控制命令，將產(chǎn)生的控制命令傳輸?shù)讲倏v器組件100。在將電機的控制命令傳輸?shù)讲倏v器組件100時，控制臺還傳輸包括與控制模式的改變形式對應(yīng)的函數(shù)的協(xié)議。控制臺確定當(dāng)前控制模式并且確定執(zhí)行下一操作需要的控制模式。如果控制臺確定這兩個控制模式彼此不同，那么控制臺確定與從當(dāng)前控制模式將要改變到的控制模式的改變形式對應(yīng)的函數(shù),產(chǎn)生協(xié)議并且傳輸產(chǎn)生的協(xié)議。這時，協(xié)議包括控制模式的改變形式和關(guān)于函數(shù)的信息。將通過參照圖4解釋伺服控制裝置200。圖4是示出根據(jù)本公開實施例的伺服控制裝置的控制框圖，伺服控制裝置包括檢測單元210、控制單元220、存儲單元230、操作單元240和輸入單元250。在設(shè)置在外科手術(shù)機器人處的電機中，設(shè)置在外科手術(shù)臂處的電機120將作為示例進行解釋。檢測單元210檢測被構(gòu)造成控制電機125的多個控制模式中的每個控制模式所需的感測數(shù)據(jù)。這里，感測數(shù)據(jù)指的是用于監(jiān)測電機125的電流狀態(tài)的數(shù)據(jù)，并且感測數(shù)據(jù)被連續(xù)檢測以被反饋。例如，在檢測單元210處檢測到:在位置控制模式下需要的關(guān)于電機的實際位置的數(shù)據(jù)；在電流控制模下需要的關(guān)于電機的實際電流的數(shù)據(jù)；以及在速度控制模式下需要關(guān)于電機的實際速度的數(shù)據(jù)。檢測單元210包括位置檢測單元211、速度檢測單元212、電流檢測單元213和轉(zhuǎn)矩檢測單元214。位置檢測單元211被構(gòu)造成檢測當(dāng)電機設(shè)置在電機125處時電機的旋轉(zhuǎn)位置。這里，位置檢測單元211被構(gòu)造成檢測電機旋轉(zhuǎn)角，并檢測關(guān)于電機旋轉(zhuǎn)軸的電機旋轉(zhuǎn)角。位置檢測單元162可以被實施為增量編碼器、絕對值編碼器、磁編碼器和電位器中的一個。速度檢測單元212被構(gòu)造成檢測電機125的旋轉(zhuǎn)速度。速度檢測單元212可以通過對檢測到的電機125的旋轉(zhuǎn)位置進行微分來獲得電機125的旋轉(zhuǎn)速度。電流檢測單元213被構(gòu)造成檢測施加于電機125的電流。轉(zhuǎn)矩檢測單元214被構(gòu)成檢測作用在電機125上的轉(zhuǎn)矩?？刂茊卧?20可以通過對檢測到的速度進行微分來檢測電機的加速度，還可以檢測對應(yīng)于檢測到的電流的轉(zhuǎn)矩。這里，可以通過使用轉(zhuǎn)矩傳感器直接檢測電機的轉(zhuǎn)矩?？刂茊卧?20被構(gòu)造成在由用戶施加的外力的基礎(chǔ)上控制電機125的操作，控制從控制臺傳輸?shù)谋酆屯饪剖中g(shù)器械的操作命令，控制通過輸入單元250輸入的臂和外科手術(shù)器械的操作命令，控制對應(yīng)于預(yù)定的時間段信息的操作改變信息。這時，控制單元220根據(jù)操作命令產(chǎn)生電機的控制命令。控制單元220可以通過控制臺和輸入單元250直接接收電機的控制命令，或者在預(yù)定時間段信息的基礎(chǔ)上產(chǎn)生電機的控制命令。在控制電機125的操作的情況下，控制單元220被構(gòu)造成選擇對應(yīng)于控制命令的控制模式，并且通過使用選擇的控制模式控制電機125的操作。即，通過使用多個控制模式中的一個來控制電機125的操作。這里，多個控制模式包括位置控制模式、速度控制模式、加速度控制模式、電流控制模式以及轉(zhuǎn)矩控制模式。
在特定控制模式下控制的過程中，在想要用另一個控制模式控制電機125的情況下，控制單元220能夠在反饋控制模式改變的時間點處接收到的多個感測數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上用其它控制模式控制電機。這里，在通過輸入單元250和通信單元260輸入臂和外科手術(shù)器械的操作命令的情況、在輸入電機的控制命令的情況下或者在預(yù)定的時間段過去的情況下，改變控制模式是可行的。感測數(shù)據(jù)包括位置、速度、電流、加速度和轉(zhuǎn)矩。更具體地講，當(dāng)在用第一控制模式控制電機125的情況下輸入用第二控制模式控制電機125的命令時，控制單元220確定當(dāng)前時間是改變控制模式的時間點，在第一控制模式停止的時間點提供的多個感測數(shù)據(jù)的反饋中檢查第二控制模式的執(zhí)行所需的感測數(shù)據(jù)，并且控制從檢查到的感測數(shù)據(jù)到第二控制模式的命令數(shù)據(jù)的差的跟隨。例如，在改變到位置控制模式的情況下，控制單元220跟隨基于位置命令的位置與檢測到的位置之間的位置差。另外，在改變到速度控制模式的情況下，控制單元220跟隨基于速度命令的速度與檢測到的速度之間的速度差。另外，在改變到電流控制模式的情況下，控制單元220跟隨基于電流命令的電流與檢測到的電流之間的電流差。此外，控制單元220計算電流以跟隨數(shù)據(jù)差，并且控制電能的脈沖寬度調(diào)制，從而將計算的電流施加到電機。這樣，從電機的電流感測數(shù)據(jù)到對應(yīng)于第二控制模式的命令數(shù)據(jù)值的范圍內(nèi)的值可以平穩(wěn)地改變。因為當(dāng)跟隨數(shù)據(jù)時t延遲出現(xiàn)，所以控制單元220控制數(shù)據(jù)的跟隨在電機的輸出范圍內(nèi)迅速地發(fā)生(電機的輸出范圍不超出伺服控制裝置容許的最大臨界值)，從而使t延
遲最小化。這時，當(dāng)跟隨數(shù)據(jù)時，控制單元220被構(gòu)造成使用復(fù)位函數(shù)、線性函數(shù)、正弦函數(shù)和多項式函數(shù)中的一個函數(shù)?？刂茊卧?20被構(gòu)造成存儲協(xié)議，在所述協(xié)議中，設(shè)置對應(yīng)于控制模式的第一代碼和對應(yīng)于被構(gòu)造成從感測數(shù)據(jù)跟隨到命令數(shù)據(jù)的多個函數(shù)的第二代碼，控制單元220跟隨基于設(shè)置的協(xié)議的數(shù)據(jù)差。另外，控制單元220被構(gòu)造成控制控制臺和協(xié)議的傳輸/接收。即，當(dāng)從控制臺傳輸協(xié)議時，控制單元220基于關(guān)于傳輸?shù)膮f(xié)議的信息控制電機。例如，控制單元220設(shè)置每個控制模式的第一代碼，使得位置控制模式對應(yīng)于第一代碼0001，速度控制模式對應(yīng)于第一代碼0010，電流控制模式對應(yīng)于第一代碼0011，轉(zhuǎn)矩控制模式對應(yīng)于第一代碼0100。這時，在使用位置控制模式控制電機的情況下，傳輸?shù)谝淮a0001，當(dāng)變?yōu)殡娏骺刂颇Ｊ綍r，傳輸?shù)谝淮a0011。另外，復(fù)位函數(shù)被設(shè)置為第二代碼00，線性函數(shù)被設(shè)置為第二代碼01，正弦函數(shù)被設(shè)置為第二代碼10，多項式函數(shù)被設(shè)置為第二代碼11。這里，在控制模式改變的情況下，復(fù)位函數(shù)使所有的數(shù)據(jù)復(fù)位為O或者復(fù)位為根據(jù)每個模式預(yù)先確定的特定值。線性函數(shù)按照感測數(shù)據(jù)以線性方式跟隨命令數(shù)據(jù)的方式構(gòu)造。
正弦函數(shù)按照感測數(shù)據(jù)以正弦曲線的形式跟隨命令數(shù)據(jù)的方式構(gòu)造。多項式函數(shù)按照感測數(shù)據(jù)以多項式曲線的形式跟隨命令數(shù)據(jù)的方式構(gòu)造。因此，在通過使用線性函數(shù)跟隨數(shù)據(jù)的情況下，由于感測數(shù)據(jù)以線性形式連接命令數(shù)據(jù)，因此跟隨的實施例會容易地發(fā)生并且可以極快地進行。另外，在通過使用正弦函數(shù)跟隨數(shù)據(jù)的情況下，感測數(shù)據(jù)可以更加平滑地跟隨命令數(shù)據(jù)。在通過使用多項式函數(shù)跟隨數(shù)據(jù)的情況下，通過在多項式表達式中體現(xiàn)數(shù)據(jù)的跟隨，可以根據(jù)控制模式的改變發(fā)生穩(wěn)定的響應(yīng)。如圖5所示，第一代碼儲存在協(xié)議中的位于第零比特到第三比特之間的具有4比特長度的區(qū)域A中，第二代碼儲存在位于第四比特到第五比特之間的具有2比特長度的區(qū)域B中。以此方式，被構(gòu)造為根據(jù)改變的形式跟隨數(shù)據(jù)差的函數(shù)可以被存儲。作為示例，在將控制模式從位置控制模式改變到電流控制模式的情況下，當(dāng)數(shù)據(jù)差將通過正弦函數(shù)跟隨時，0、1、1、1、0和O分別儲存在第五比特、第四比特、第三比特、第二比特、第一比特和第零比特中。這里，第一代碼和第二代碼可以以字節(jié)實現(xiàn)而不是以比特實現(xiàn)。協(xié)議還儲存在控制臺中，并且通過協(xié)議可以對電機的控制模式進行改變。存儲單元230被構(gòu)造為存儲感測數(shù)據(jù)的反饋。感測數(shù)據(jù)的反饋包括位置、速度、力口速度、電流和轉(zhuǎn)矩。存儲單元230被構(gòu)造為存儲設(shè)置有函數(shù)的協(xié)議，以根據(jù)控制模式的變化的形式跟
隨數(shù)據(jù)差。操作單元240被構(gòu)造為根據(jù)控制單元220的命令操作電機125。操作單元240包括被構(gòu)造為修改脈沖寬度的開關(guān)裝置。輸入單元250被構(gòu)造為從用戶接收多個外科手術(shù)目的臂120和內(nèi)窺鏡目的臂130的操作命令以及外科手術(shù)器械150的操作命令。另外，輸入單元250可以直接接收電機的操作命令。輸入單元250還可以接收被構(gòu)造為控制電機125的多個控制模式中的一個控制模式。輸入單元250被構(gòu)造為從用戶接收設(shè)置有與控制模式的變化形式相對應(yīng)的函數(shù)的協(xié)議。S卩，協(xié)議以適于電機的控制目的的方式產(chǎn)生，選擇優(yōu)化的協(xié)議，以執(zhí)行電機的操作命令。通信單元260被構(gòu)造為針對外部裝置(即，控制臺)傳輸/接收協(xié)議。S卩，通信單元260可以接收從控制臺傳輸?shù)碾姍C的操作命令并且可以將接收的操作命令傳輸?shù)娇刂茊卧?20，并且還可以將感測數(shù)據(jù)傳輸?shù)娇刂茊卧?20。這里，電機的操作命令與協(xié)議一起被接收。另外，在再次產(chǎn)生協(xié)議的情況下，再次產(chǎn)生的協(xié)議被傳輸?shù)娇刂婆_。將通過參照圖6詳細解釋控制單元220的控制結(jié)構(gòu)。將解釋位置控制模式、速度控制模式和電流控制模式作為所述多個控制模式的示例。檢測單元210中的位置檢測單元211被構(gòu)造為檢測電機的位置并且向位置控制單元222提供反饋，速度檢測單元212被構(gòu)造為檢測電機的速度并且向速度控制單元223提供反饋，電流檢測單元213被構(gòu)造為檢測電機的電流并且向電流控制單元224提供反饋，轉(zhuǎn)矩檢測單元214被構(gòu)造為檢測電機的轉(zhuǎn)矩并且向轉(zhuǎn)矩控制單元225提供反饋。這里，速度檢測單元212是被構(gòu)造為對在位置檢測單元檢測到位置進行微分并且被構(gòu)造為檢測實際速度的微分單元。被構(gòu)造為控制電機125的操作的控制單元220包括命令產(chǎn)生單元221、位置控制單元222、速度控制單元223、電流控制單元224和轉(zhuǎn)矩控制單元225以及電能轉(zhuǎn)換單元226。命令產(chǎn)生單元221被構(gòu)造為響應(yīng)于從輸入單元220或控制臺傳輸?shù)拿町a(chǎn)生位置命令、速度命令和電流命令中的至少一種命令?？蛇x擇地，當(dāng)過去了預(yù)定的時間段時，命令產(chǎn)生單元221可能夠產(chǎn)生與確定的控制模式相對應(yīng)的命令。當(dāng)產(chǎn)生了根據(jù)位置控制模式的位置命令時，命令產(chǎn)生單元221將產(chǎn)生的位置命令傳輸?shù)轿恢每刂茊卧?22。當(dāng)產(chǎn)生了根據(jù)速度控制模式的速度命令時，命令產(chǎn)生單元221將產(chǎn)生的速度命令傳輸?shù)剿俣瓤刂茊卧?23。當(dāng)產(chǎn)生了根據(jù)電流控制模式的電流命令時，命令產(chǎn)生單元221將產(chǎn)生的電流命令傳輸?shù)诫娏骺刂茊卧?24。當(dāng)產(chǎn)生了根據(jù)轉(zhuǎn)矩控制模式的轉(zhuǎn)矩命令時，命令產(chǎn)生單元221將產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩命令傳輸?shù)睫D(zhuǎn)矩控制單元225。位置控制單元222將與從命令產(chǎn)生單元221傳輸?shù)奈恢妹钕鄬?yīng)的位置與從位置檢測單元211傳輸?shù)奈恢眠M行比較，計算被構(gòu)造為跟隨在與位置命令相對應(yīng)的位置和檢測到的位置之間的位置差的電流，并且將計算出的電流傳輸?shù)诫娏骺刂茊卧?24。位置控制單元222可以基于從位置檢測單元211傳輸?shù)奈恢煤团c從命令產(chǎn)生單元221傳輸?shù)奈恢妹钕鄬?yīng)的位置來計算速度命令，并且將計算出的速度命令傳輸?shù)剿俣瓤刂茊卧?23。速度控制單元223將與從命令產(chǎn)生單元221傳輸?shù)乃俣让钕鄬?yīng)的速度與從速度檢測單元212傳輸?shù)乃俣冗M行比較，計算被構(gòu)造為跟隨與速度命令相對應(yīng)的速度和檢測到的速度之間的速度差的電流，并且將計算出的電流傳輸?shù)诫娏骺刂茊卧?24?？蛇x擇地，當(dāng)從位置控制單元222傳輸速度命令時，速度控制單元223可以計算用于跟隨與傳輸?shù)乃俣让钕鄬?yīng)的速度和在速度檢測單元212檢測出的速度之間的速度差的電流，并且將計算出的電流傳輸?shù)诫娏骺刂茊卧?24。因此，在位置控制模式下控制電機的情況下，可以增強響應(yīng)速率以及轉(zhuǎn)矩的跟隨。電流控制單元224計算用于跟隨與從命令產(chǎn)生單元221傳輸?shù)碾娏髅钕鄬?yīng)的電流和在電流檢測單元213檢測出的電流之間的電流差的電流。電流控制單元224控制電流，使得從位置控制單元222或速度控制單元223計算的電流被施加到電機。另外，電流控制單元224控制電流，使得根據(jù)電流控制模式計算的電流被施加到電機。轉(zhuǎn)矩控制單元225計算用于跟隨與從命令產(chǎn)生單元221傳輸?shù)霓D(zhuǎn)矩命令相對應(yīng)的轉(zhuǎn)矩和在轉(zhuǎn)矩檢測單元214檢測出的轉(zhuǎn)矩之間的轉(zhuǎn)矩差的電流。電能轉(zhuǎn)換單元226控制電能的脈沖寬度調(diào)制(PWM)，從而計算出的電流被施加到電機。圖7是根據(jù)本公開實施例的伺服控制裝置的控制流程圖，并且將結(jié)合圖8到圖9闡述外殼手術(shù)機器人的控制。圖7是將控制模式從第一控制模式改變?yōu)榈诙刂颇Ｊ綍r的控制流程圖。這里，下面將涉及第一控制模式和第二控制模式分別是位置控制模式和電流控制模式作為示例進行描述。外科手術(shù)機器人通過執(zhí)行被構(gòu)造成在從控制臺傳輸?shù)拿畹幕A(chǔ)上控制電機125位置的位置控制模式，來在患處執(zhí)行治療或者外科手術(shù)。這里，執(zhí)行位置控制模式指的是在從控制臺傳輸?shù)拿畹幕A(chǔ)上產(chǎn)生位置命令(步驟301)，計算與產(chǎn)生的位置命令對應(yīng)的角度(步驟302)，產(chǎn)生對應(yīng)于產(chǎn)生的角度的速度命令。然后，伺服控制裝置200產(chǎn)生對應(yīng)于速度命令的轉(zhuǎn)矩命令，并且計算用于跟隨產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩命令的電流(步驟303)?？蛇x擇地，可以檢測電機位置，可以通過對檢測的位置進行微分來計算實際速度，可以通過在速度命令上反映計算的實際速度來產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩命令。另外，當(dāng)計算用于跟隨轉(zhuǎn)矩命令的電流時，在電流的計算上可以反饋并反映施加至IJ電機的實際電流。接下來，伺服控制裝置200控制電能的脈沖寬度調(diào)制，使得計算的電流施加到電機。因此，通過將調(diào)制的電能施加到電機125 (步驟304)，伺服控制裝置200使電機125能夠旋轉(zhuǎn)到與位置命令相對應(yīng)的位置。S卩，在位置控制模式下進行控制時，伺服控制裝置200操作電機125，使得臂基于位置命令運動到期望的位置，并且通過基于檢測的速度命令進一步施加速度命令，使臂能夠以更加平穩(wěn)更加精確的方式運動到期望位置。因此，控制位置的響應(yīng)特性增強。通過在位置控制模式下控制電機，伺服控制裝置200檢測關(guān)于電機125的各種感測數(shù)據(jù)，并且接收檢測到的各種感測數(shù)據(jù)的反饋(步驟305)。另外，伺服控制裝置200在位置控制模式下控制電機時確定改變控制模式的時間點(步驟306)。這里，改變控制模式的時間點的確定指的是被構(gòu)造為在位置控制模式下控制電機的同時執(zhí)行另一操作的預(yù)定時間段的流逝點的確定，或者通過輸入單元250或者通信單元260輸入用于執(zhí)行另一操作的命令的時間點的確定。當(dāng)確定了控制模式從位置控制模式變化為電流控制模式時，伺服控制裝置200確定當(dāng)前時間是改變控制模式的時間點，并且檢查在改變控制模式之前立刻(即，在位置控制模式停止的時間點)提供的感測數(shù)據(jù)。此時，檢查用于執(zhí)行電流控制模式所需的感測數(shù)據(jù)，即檢測的電流(步驟307)。接下來，伺服控制裝置200檢查電流命令，即，在控制模式變化的時間點的電流控制模式的命令數(shù)據(jù)。接下來，伺服控制裝置200計算檢測出的電流和與電流命令相對應(yīng)的電流之間的電流差，并且跟隨計算出的電流差(步驟308)。
此時，通過使用復(fù)位函數(shù)、線性函數(shù)、正弦函數(shù)和多項式函數(shù)中的一個函數(shù)跟隨計算出的電流差。如圖8到圖9所示，通過將數(shù)據(jù)從第一控制模式下的感測數(shù)據(jù)的值平穩(wěn)地改變到第二控制模式下的命令數(shù)據(jù)的值，無論數(shù)據(jù)值是增大/減小，電機仍可以被穩(wěn)定控制。這里，al指的是感測數(shù)據(jù)的值，a2指的是命令數(shù)據(jù)的值，bl指的是通過線性函數(shù)跟隨感測數(shù)據(jù)和命令數(shù)據(jù)之間的差值的圖形，b2指的是通過正弦函數(shù)跟隨感測數(shù)據(jù)和命令數(shù)據(jù)之間的差值的圖形，b3指的是通過多項式函數(shù)跟隨感測數(shù)據(jù)和命令數(shù)據(jù)之間的差值的圖形。另外，基于關(guān)于協(xié)議的信息，通過使用與控制模式從位置控制模式到電流控制模式的變化的形式相對應(yīng)的優(yōu)化函數(shù)能夠跟隨電流差。此時的協(xié)議與從控制臺傳輸命令時的情況相對應(yīng)。接下來，伺服控制裝置200在完成對電流差的跟隨時使用電流控制模式控制電機。這里，使用電流控制模式的電機的控制指的是產(chǎn)生用于使臂平穩(wěn)運動的電機的電流命令(步驟309)，并且指的是針對與施加到電機的與電流命令對應(yīng)的電流對電能的脈沖寬度調(diào)制的控制(步驟311)。此時，通過將與電流命令相對應(yīng)的電流與檢測到的電流進行比較來計算將要施加到電機的實際電流(步驟310)，并且通過調(diào)整施加到電機的計算的實際電流的脈沖寬度來轉(zhuǎn)換電能(步驟311)。因此，電機125被構(gòu)造為響應(yīng)于電流命令而旋轉(zhuǎn)。在跟隨感測數(shù)據(jù)和命令數(shù)據(jù)之間的數(shù)據(jù)差并且在改變的控制模式下控制電機之后，會減少在改變模式時發(fā)生的振動，會增強控制電機的穩(wěn)定性。雖然已經(jīng)示出并描述了本公開的一些實施例，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解的是，在不脫離由權(quán)利要求及其等同物限定其范圍的本公開的原理和精神的情況下，可以對這些實施例進行改變。
權(quán)利要求
1.一種伺服控制裝置，包括: 輸入單元，被構(gòu)造為接收關(guān)于第一控制模式和第二控制模式中的一個控制模式的執(zhí)行命令，所述第一控制模式和第二控制模式被構(gòu)造為控制電機； 多個檢測單元，均被構(gòu)造為檢測執(zhí)行第一控制模式和第二控制模式中的每個控制模式所需的感測數(shù)據(jù)； 控制單元，被構(gòu)造為在執(zhí)行第一控制模式的同時接收通過所述多個檢測單元檢測到的多個感測數(shù)據(jù)的反饋，如果通過輸入單元輸入關(guān)于第二控制模式的執(zhí)行命令，則確定需要改變控制模式的時間點，在反饋的多個感測數(shù)據(jù)中檢查執(zhí)行第二控制模式所需的感測數(shù)據(jù)，并且控制從檢查到的感測數(shù)據(jù)到與第二控制模式的執(zhí)行命令相對應(yīng)的命令數(shù)據(jù)的跟隨。
2.如權(quán)利要求1所述的伺服控制裝置，其中， 控制單元被構(gòu)造為通過使用線性函數(shù)、正弦函數(shù)和多項式函數(shù)中的至少一種函數(shù)控制從感測數(shù)據(jù)到命令數(shù)據(jù)的跟隨。
3.如權(quán)利要求2所述的伺服控制裝置，其中， 第一控制模式是位置控制模式、速度控制模式、加速度控制模式、電流控制模式和轉(zhuǎn)矩控制模式中的一種， 第二控制模式是位置控制模式、速度控制模式、加速度控制模式、電流控制模式和轉(zhuǎn)矩控制模式中的一種， 第一控制模式是與第二控制模式不同的控制模式。
4.如權(quán)利要求3所述的伺服控制裝置，其中， 控制單元被構(gòu)造為存儲設(shè)置有第一代碼和第二代碼的協(xié)議，所述第一代碼與控制模式相對應(yīng)，所述第二代碼與從感測數(shù)據(jù)到命令數(shù)據(jù)的跟隨所需的多個函數(shù)相對應(yīng)。
5.如權(quán)利要求4所述的伺服控制裝置，其中， 所述函數(shù)還包括被構(gòu)造為將感測數(shù)據(jù)和命令數(shù)據(jù)復(fù)位為特定值的復(fù)位函數(shù)。
6.如權(quán)利要求5所述的伺服控制裝置，其中， 控制單元被構(gòu)造為在改變控制模式的情況下控制協(xié)議的傳輸/接收。
7.如權(quán)利要求1所述的伺服控制裝置，其中， 檢測單元包括: 位置檢測單元，被構(gòu)造為檢測電機的旋轉(zhuǎn)位置； 電流檢測單元，被構(gòu)造為檢測在電機中流動的電流。
8.如權(quán)利要求7所述的伺服控制裝置，其中， 控制單元被構(gòu)造為基于檢測到的電流來檢測電機的轉(zhuǎn)矩。
9.如權(quán)利要求7所述的伺服控制裝置，所述伺服控制裝置還包括: 轉(zhuǎn)矩檢測單元，被構(gòu)造為檢測電機的轉(zhuǎn)矩。
10.如權(quán)利要求7所述的伺服控制裝置，其中， 檢測單元還包括:速度檢測單元，被構(gòu)造為通過對電機的旋轉(zhuǎn)位置進行微分來檢測電機的旋轉(zhuǎn)速度。
11.如權(quán)利要求10所述的伺服控制裝置，其中， 控制單元被構(gòu)造為基于檢測出的旋轉(zhuǎn)速度來檢測加速度。
12.如權(quán)利要求10所述的伺服控制裝置，其中，控制單元包括: 命令產(chǎn)生單元，被構(gòu)造為產(chǎn)生位置命令、速度命令、電流命令和轉(zhuǎn)矩命令中的至少一種命令； 位置控制單元，被構(gòu)造為當(dāng)產(chǎn)生了位置命令時跟隨基于位置命令的位置數(shù)據(jù)與檢測出的位置數(shù)據(jù)之間的位置差； 速度控制單元，被構(gòu)造為當(dāng)產(chǎn)生了速度命令時跟隨基于速度命令的速度數(shù)據(jù)與檢測出的速度數(shù)據(jù)之間的速度差； 電流控制單元，被構(gòu)造為當(dāng)產(chǎn)生了電流命令時跟隨基于電流命令的電流數(shù)據(jù)與檢測出的電流數(shù)據(jù)之間的電流差，計算跟隨數(shù)據(jù)差所需的電流，并且控制計算出的電流的產(chǎn)生；轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生單元，被構(gòu)造為當(dāng)產(chǎn)生了轉(zhuǎn)矩命令時產(chǎn)生電流，以跟隨基于轉(zhuǎn)矩命令的轉(zhuǎn)矩數(shù)據(jù)與檢測到的轉(zhuǎn)矩數(shù)據(jù)之間的轉(zhuǎn)矩差； 電能轉(zhuǎn)換單元，被構(gòu)造為對施加到電機的電能的脈沖寬度進行調(diào)制，以控制跟隨所述數(shù)據(jù)差所需的電流。
13.如權(quán)利要求12所述的伺服控制裝置，其中， 電流控制單元被構(gòu)造為當(dāng)完成了數(shù)據(jù)的跟隨時計算跟隨與第二控制模式的命令數(shù)據(jù)對應(yīng)的轉(zhuǎn)矩所需的電流，并且控制計算的電流的輸出。
14.一種控制伺服控制裝置的方法，所述方法包括: 通過多個被構(gòu)造為控制電機的控制模式中的一個控制模式控制電機； 接收在執(zhí)行所述多個控制模式中的特定控制模式期間通過多個檢測單元檢測到的多個感測數(shù)據(jù)的反饋； 如果輸入關(guān)于另一控制模式的執(zhí)行命令，則確定改變控制模式的時間點； 在所述特定控制模式停止的時間點提供的多個感測數(shù)據(jù)的反饋中，檢查在執(zhí)行所述另一控制模式期間所需的感測數(shù)據(jù)； 進行從檢查到的感測數(shù)據(jù)到所述另一控制模式的初始命令數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)跟隨； 當(dāng)完成了從檢查到的感測數(shù)據(jù)到所述另一控制模式的初始命令數(shù)據(jù)的跟隨時，通過所述另一控制模式控制電機。
15.如權(quán)利要求14所述的方法，其中， 數(shù)據(jù)跟隨包括:通過使用線性函數(shù)、正弦函數(shù)和多項式函數(shù)中的至少一個函數(shù)來進行從感測數(shù)據(jù)到命令數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)跟隨。
16.如權(quán)利要求13所述的方法，其中: 所述特定控制模式是位置控制模式、速度控制模式、加速度控制模式、電流控制模式和轉(zhuǎn)矩控制模式中的一種， 所述另一控制模式是位置控制模式、速度控制模式、加速度控制模式、電流控制模式和轉(zhuǎn)矩控制模式中的一種， 所述特定控制模式是與所述另一控制模式不同的控制模式。
17.如權(quán)利要求16所述的方法，其中， 數(shù)據(jù)跟隨包括:跟隨基于設(shè)置有第一代碼和第二代碼的協(xié)議的數(shù)據(jù)，所述第一代碼與控制模式從所述特定控制模式到所述另一控制模式的變化形式相對應(yīng)，所述第二代碼與進行從感測數(shù)據(jù)到命令數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)跟隨的多個函數(shù)相對應(yīng)。
18.如權(quán)利要求17所述的方法，其中， 所述函數(shù)還包括被構(gòu)造為將感測數(shù)據(jù)和命令數(shù)據(jù)復(fù)位為特定值的復(fù)位函數(shù)。
19.如權(quán)利要求14所述的方法，其中: 接收多個感測數(shù)據(jù)的反饋的步驟包括:在執(zhí)行所述特定控制模式期間，檢測電機的旋轉(zhuǎn)速度和電流。
20.如權(quán)利要求19所述的方法，其中，接收多個感測數(shù)據(jù)的反饋的步驟還包括: 基于檢測到的電流檢測電機的轉(zhuǎn)矩； 通過對電機的旋轉(zhuǎn)位置進行微分檢測電機的旋轉(zhuǎn)速度； 基于檢測到的旋轉(zhuǎn)速度檢測加速度。
21.如權(quán)利要求20所述的方法，其中，數(shù)據(jù)跟隨步驟包括: 計算用于跟隨數(shù)據(jù)差的轉(zhuǎn)矩； 計算，用于跟隨計算出的轉(zhuǎn)矩的電流； 對施加到電機的 用于產(chǎn)生計算出的電流的電能的脈沖寬度進行調(diào)制。
全文摘要
提供了一種伺服控制裝置及其控制方法，該伺服控制裝置包括輸入單元，被構(gòu)造為接收關(guān)于第一控制模式和第二控制模式中的一個控制模式的執(zhí)行命令，所述第一控制模式和第二控制模式被構(gòu)造為控制電機；多個檢測單元，均被構(gòu)造為檢測執(zhí)行第一控制模式和第二控制模式中的每個控制模式所需的感測數(shù)據(jù)；控制單元，被構(gòu)造為在執(zhí)行第一控制模式的同時接收通過所述多個檢測單元檢測到的多個感測數(shù)據(jù)的反饋，如果通過輸入單元輸入關(guān)于第二控制模式的執(zhí)行命令，則確定需要改變控制模式時的時間點，在反饋的多個感測數(shù)據(jù)中檢查執(zhí)行第二控制模式所需的感測數(shù)據(jù)，并且控制從檢查到的感測數(shù)據(jù)到與第二控制模式的執(zhí)行命令相對應(yīng)的命令數(shù)據(jù)的跟隨。
文檔編號H02P29/00GK103199793SQ20131000151
公開日2013年7月10日 申請日期2013年1月4日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月5日
發(fā)明者權(quán)成九 申請人:三星電子株式會社