[發明專利]基于電流力矩混合傳感的機械臂關節柔性控制裝置及方法

有效

• 申請號: 201710719964.5
• 申請日: 2017-08-21
• 公開（公告）號: CN107511821B
• 公開（公告）日: 2019-11-29
• 發明（設計）人: 杜寶森;劉書選;劉嘉宇;楊濤;張科;鄧濤;鄒河彬
• 申請（專利權）人: 北京精密機電控制設備研究所;中國運載火箭技術研究院
• 主分類號: B25J9/12
• 分類號: B25J9/12;B25J9/16;B25J13/00
• 代理公司: 11009 中國航天科技專利中心
• 代理人: 張曉飛<國際申請>=<國際公布>=<進入

1.一種基于電流力矩混合傳感的機械臂關節柔性控制裝置，其特征在于：包括關節驅動控制器、關節電流傳感器模塊、關節力矩傳感器模塊；關節電流傳感器模塊采集關節電機三相電流，當三相電流發生變化時，關節力矩傳感器模塊開始采集力矩數據，并送至關節驅動控制器；關節驅動控制器根據力矩數據判斷關節是否受到外力作用；當判斷受到外力作用時，關節電流傳感器模塊采集關節電機驅動電路的功率電流，關節驅動控制器根據采集到的關節電機驅動電路的功率電流計算獲得計算機械臂關節的運動角度，并控制機械臂關節運動。

2.根據權利要求1所述的一種基于電流力矩混合傳感的機械臂關節柔性控制裝置，其特征在于：所述關節力矩傳感器模塊包括內環、外環、N個彈性梁和N組力矩傳感器；彈性梁連接內環和外環，力矩傳感器放置于彈性梁上，每個彈性梁對應一組力矩傳感器；內環與本機械臂關節的關節電機輸出軸固定，外環連接下一個機械臂關節；力矩傳感器的導線通過位于內環中心的中孔穿過結構件和關節輸出軸接入關節驅動控制器；N為大于等于3的正整數。

3.根據權利要求2所述的一種基于電流力矩混合傳感的機械臂關節柔性控制裝置，其特征在于：所述力矩傳感器由一對應變電阻對稱分布在對應的彈性梁的兩側。

4.根據權利要求2所述的一種基于電流力矩混合傳感的機械臂關節柔性控制裝置，其特征在于：所述力矩傳感器為三組，三組力矩傳感器所在的彈性梁夾角成120°圓周分布。

5.根據權利要求2-4任一所述的一種基于電流力矩混合傳感的機械臂關節柔性控制裝置，其特征在于：所述內環、外環和N個彈性梁一體成型，材料選用鋁合金。

6.一種基于電流力矩混合傳感的機械臂關節柔性控制方法，其特征在于步驟如下：

1)關節電流傳感器模塊采集關節電機三相電流，當三相電流發生變化時，關節力矩傳感器模塊開始采集力矩數據，并送至關節驅動控制器；

2)關節驅動控制器根據力矩數據判斷關節是否受到外力作用；

3)當判斷受到外力作用時，關節電流傳感器模塊采集關節電機驅動電路的功率電流，關節驅動控制器根據采集到的關節電機驅動電路的功率電流計算獲得計算機械臂關節的運動角度，并控制機械臂關節運動。

7.根據權利要求6所述的一種基于電流力矩混合傳感的機械臂關節柔性控制方法，其特征在于：所述判斷三相電流發生變化的判據是：變化量大于10％或者大于10mA。

8.根據權利要求6所述的一種基于電流力矩混合傳感的機械臂關節柔性控制方法，其特征在于：關節驅動控制器根據力矩數據判斷關節是否受到外力作用的具體過程為：讀取N路力矩傳感器的力矩數據，如果N路受力方向相同，且N路力矩傳感器受力最大值與最小值之差小于最小值的一倍，則判定為受到外力作用。

9.根據權利要求6-8任一所述的一種基于電流力矩混合傳感的機械臂關節柔性控制方法，其特征在于：計算獲得計算機械臂關節的運動角度的具體過程為：讀取關節電機驅動電路的功率電流增量百分比乘以360°。