[發明專利]基于霍爾信號和電機軸Z脈沖的機器人初始精確定位方法

有效

• 申請號: 200810240695.5
• 申請日: 2008-12-26
• 公開（公告）號: CN101444915A
• 公開（公告）日: 2009-06-03
• 發明（設計）人: 黃強;蔣志宏;余張國
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: B25J9/12
• 分類號: B25J9/12
• 代理公司: 北京三高永信知識產權代理有限責任公司
• 代理人: 何文彬

技術領域

本發明屬于機器人技術和自動化領域，特別涉及一種基于霍爾信號和電機軸Z脈沖的機器人初始精確定位方法。?

背景技術

機器人初始位置是指機器人工作或運動前各運動關節的初始位置，機器人所有運動都相對于該初始位置，因此，初始位置的確定是機器人工作或運動的一個前提條件，所以，在機器人正常動作之前，在采用特定定位機構基礎上，必須采用一定的方法來精確確定其初始位置。?

目前，機器人初始位置的確定方法主要有兩種：一種是利用絕對式位置傳感器的信號來確定，對于每一個角度位置傳感器都會產生唯一的輸出量，這樣就可以根據其輸出信號來判斷機器人關節的絕對位置。這種方法具有精度高、易操作的優點，但是絕對式檢測傳感器只能夠安裝在機器人關節處，其輸出信號復雜、接線多，會使機構復雜化；另一種檢測方法是利用機械限位的信號來確定。機械限位是當關節運動到預定初始位置的時候觸發限位開關由此信號來確定初始零位。這種方法原理簡單，但是定位精度較差，而且自動化程度差，初始位置會受到不確定因素的影響而不唯一。?

因此，需要提供一種低成本、精度高、易操作的機器人初始精確定位方法。?

發明內容

本發明的目的是針對上述現有技術的缺陷，提供了一種基于霍爾信號和電機軸Z脈沖的機器人初始精確定位方法，在采用低成本、易于安裝的增量式碼盤為位置傳感器基礎上，基于霍爾信號和電機軸Z脈沖信號，提出一種機器人初始精確定位方法，實現機器人初始定位自動化。?

為了實現上述目的本發明采取的技術方案是：一種基于霍爾信號和電機軸Z脈沖的機器人初始精確定位方法，按照如下步驟進行操作：?

A)機器人在第一次上電工作時，中央運動控制系統向各個關節控制器發出找零指令；?

B)各關節開始慢速旋轉尋找霍爾盤上事先確定的目標霍爾；?

各關節接到指令找零位時，霍爾盤固定不動，磁鋼隨關節轉動，當磁鋼轉入或轉出霍爾盤上霍爾的感應區域時，霍爾的輸出信號會發生改變，通過信號采集系統可獲得霍爾盤上霍爾相應的位置，霍爾信號通過三路信號，可以判斷磁鋼當前是轉入或轉出哪個霍爾感應區，由此來判斷是哪個霍爾；?

在尋找目標霍爾位置過程中，采用多次尋找取平均的方法來確定目標霍爾的位置，并且每次都從固定的方向對目標霍爾進行定位，即每次從霍爾盤的右側開始尋找目標霍爾，先找到4個點即X1，X2，X3和X4，然后求取X1和X4、X2和X3的中點，最后求得這兩個中點的中點；?

C)找到目標霍爾后，開始捕捉電機軸的Z脈沖信號；?

D)捕捉到Z脈沖信號的同時讓關節停止轉動，此時的位置是唯一的，從而精確確定機器人的初始位置。?

在考慮到霍爾盤具有磁滯效應存在回差現象及霍爾會出現消磁、退磁現象基礎上，為了提高目標霍爾定位的重復精度，所述的機器人初始精確定位方法，其中，所述尋找目標霍爾位置的過程是采用多次尋找取平均的方法來確定目標霍爾的位置，并且每次都從固定的方向對目標霍爾進行定位。?

所述的機器人初始精確定位方法，其中，如果Z脈沖出現在找到目標霍爾該點時刻附近，會帶來電機軸上360°的誤差，即初始位置不唯一。若出現上述情況，則放棄當前Z脈沖，捕獲下一個Z脈沖，同時停止關節轉動來獲得精確的初始位置信息。?

所述的機器人初始精確定位方法，其中，所述目標霍爾為兩個以上，這樣就構成了冗余結構，按照上述步驟A)-D)確定機器人的初始位置，其中所述步驟B)尋找目標霍爾過程中，當找到任何一個目標霍爾即可，并且記錄尋找到的目標霍爾數目。?

本發明的主要原理是由于關節安裝固定以后，霍爾盤上的目標霍爾和電機軸Z脈沖的相對位置就唯一確定了，基于此，本發明提出一種機器人初始精確定位方法，而且，該方法考慮了霍爾盤存在磁滯效應帶來的回差及霍爾會出現消磁、退磁問題，可實現高的定位精度。?