[發明專利]基于液壓控制方式的閉環力控制系統及方法

有效

• 申請號: 201310567608.8
• 申請日: 2013-11-13
• 公開（公告）號: CN104635779A
• 公開（公告）日: 2015-05-20
• 發明（設計）人: 徐方;鄒風山;曲道奎;鄭立元;宋吉來;楊奇峰
• 申請（專利權）人: 沈陽新松機器人自動化股份有限公司
• 主分類號: G05D17/02
• 分類號: G05D17/02
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標代理有限公司 21002
• 代理人: 許宗富

1.一種基于液壓控制方式的閉環力控制系統，包括：

語音模塊、按鍵、控制器模塊、液壓控制元件、液壓執行元件、手腕夾持器、反饋測量元件；

所述語音模塊，信號連接于所述控制器模塊，用于識別外界語音輸入并將所述外界語音轉化為語音信號；所述按鍵信號連接于所述控制器模塊，用于提供控制信號；

所述控制器模塊通過所述語音模塊獲取力閉環控制參數及執行所述語音信號和控制信號，并根據所述控制參數設定所述液壓執行元件輸出步進量及判斷是否進行輸出力控制；所述液壓控制元件根據所述輸出力控制流入液壓缸的油液的方向和壓力，所述液壓執行元件根據油缸兩腔內液壓油存在壓力差而推動活塞運動產生拉拽力，所述手腕夾持器在所述拉拽力的作用下對其夾持傷員手臂施加拉拽力，所述反饋測量元件檢測所述拉拽力的大小，并將所述拉拽力的大小信號處理后反饋至所述控制器模塊，所述控制器模塊采樣所述拉拽力，并將所述拉拽力的大小作為力閉環控制算法的力反饋值；

所述控制器模塊根據所述語音模塊獲取力閉環控制參數及所述力反饋值進行增量PI計算，并將增量PI計算后的輸入值轉換為模擬量再經功率放大后作為所述液壓控制元件的輸入值，所述液壓控制元件根據所述輸出力控制流入液壓缸的油液的方向和壓力，所述液壓執行元件根據油缸兩腔內液壓油存在壓力差而推動活塞運動產生拉拽力，所述手腕夾持器在所述拉拽力的作用下對其夾持傷員手臂施加拉拽力。

2.根據權利要求1所述的基于液壓控制方式的閉環力控制系統，其特征在于，所述控制器模塊包括DSP模塊，所述DSP模塊包括SCI、SPI、AD、I/O接口，用于通過所述語音模塊獲取力閉環控制參數及執行所述語音信號和控制信號，并根據所述控制參數設定液壓執行元件輸出步進量及判斷是否進行輸出力控制及采樣所述反饋測量元件檢測所述拉拽力的大小，并將所述拉拽力的大小作為力閉環控制算法的力反饋值，同時對所述力反饋值進行增量PI計算，并將計算后的值作為液壓控制元件的輸入值。

3.根據權利要求2所述的基于液壓控制方式的閉環力控制系統，其特征在于，所述控制器模塊還包括RS232接口電路，所述RS232接口電路的兩端分別信號連接于所述SCI及所述語音模塊。

4.根據權利要求2所述的基于液壓控制方式的閉環力控制系統，其特征在于，所述控制器模塊還包括電源模塊，所述電源模塊電性連接于所述DSP模塊，用于為所述DSP模塊及其它模塊提供正常工作所必須的電源。

5.根據權利要求2所述的基于液壓控制方式的閉環力控制系統，其特征在于，所述控制器模塊還包括數模轉換電路及功率放大器，所述數模轉換電路用于接收所述DSP模塊給定的數字量轉換為對應的模擬量輸出，數模轉換電路與所述SPI接口信號連接，所述功率放大器與所述模數轉換單元電氣連接，所述功率放大器將所述模擬量經放大轉換后通過屏蔽電纜輸入液壓控制元件。

6.根據權利要求2所述的基于液壓控制方式的閉環力控制系統，其特征在于，所述控制器模塊還包括IO隔離模塊，所述按鍵通過所述IO隔離模塊與DSP模塊信號連接。

7.根據權利要求1所述的基于液壓控制方式的閉環力控制系統，其特征在于，所述液壓控制元件為控制液壓油壓力和方向的比例閥，所述比例閥可根據給定的輸入信號連續的或按比例的控制液流的壓力、流量和方向。

8.根據權利要求1或7所述的基于液壓控制方式的閉環力控制系統，其特征在于，所述液壓執行元件接收所述比例閥調壓后的液壓油運動而輸出拉拽力。

9.根據權利要求1所述的基于液壓控制方式的閉環力控制系統，其特征在于，所述手腕夾持器機械連接于所述液壓執行元件，用于夾持傷員手臂手腕。

10.根據權利要求1所述的基于液壓控制方式的閉環力控制系統，其特征在于，所述反饋測量元件與所述DSP模塊的AD接口連接，用于檢測所述拉拽力的大小，所述DSP模塊對所述拉拽力模擬反饋信號進行多通道采樣取平均值和數字濾波處理。