[發明專利]一種基于步進電機驅動的電爪夾持控制方法及電爪

有效

• 申請號: 201710756811.8
• 申請日: 2017-08-29
• 公開（公告）號: CN107498573B
• 公開（公告）日: 2021-02-19
• 發明（設計）人: 劉賞;劉康;李博
• 申請（專利權）人: 西安瑞日電子發展有限公司
• 主分類號: B25J15/00
• 分類號: B25J15/00;B25J13/08;B25J9/16
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明涉及一種基于步進電機驅動的電爪夾持控制方法及電爪，包括根據計算電磁力矩來夾持工件的方法；或通過計算電機理論運行距離與實際運行距離差值，并與設定的閾值進行比較判斷電爪夾持狀態的方法，采用提供的方法能夠快速的控制夾爪夾持住工件，有效的提高了夾持的穩定率和準確率。

技術領域

本發明設計電機技術領域，尤其涉及一種基于步進電機驅動的電爪夾持控制方法及電爪。

背景技術

電爪控制系統，從本質上來說是一個位置和力的伺服控制系統。它是一種能夠對控制信號進行跟蹤，最終獲得精確的位置和夾持力的自動控制系統。

電爪要具備以下基本功能：夾取工件、釋放工件、檢測有無夾取到工件、夾持確認、工件丟失告警等。夾取工件是力矩控制，釋放工件是位置控制。

目前，在電爪技術領域中，一般都選用電機作為其動力源。直流電機、交流伺服電機和步進電機都可用于電爪，無論哪種電機，電爪對位置和夾持力的控制都要有穩定性好、精度高、響應速度快的要求。

現有技術中，采用何種電機都存在系統精度、穩定性和響應速度難以綜合處理的問題。直流電機、交流伺服電機作為動力源，力矩控制方便，速度快、動態響應快，但穩定性和系統精度會有影響。采用步進電機作為動力源，穩定性較好，配有編碼器，系統精度也很高，但力矩不易控制、動態響應差，電機振動較大。

發明內容

為了克服上述現有技術的缺點，本發明的目的是提供一種能夠精確的夾持住工件的基于步進電機驅動的電爪及其夾持控制方法。

為達到上述目的，本發明采用以下技術方案：

一種基于步進電機驅動的電爪夾持控制方法，包括根據計算電磁力矩來夾持工件的方法；以及通過計算電機理論運行距離與實際運行距離差值，并與設定的閾值進行比較判斷電爪夾持狀態的方法；

所述的根據計算電磁力矩來夾持工件的方法，按照以下步驟進行：

S1.電爪的MCU接收到夾持指令信號，讀取位置傳感器發出的電機的起始位置，記錄該起始位置為s1；

S2.MCU輸出PWM，驅動電機進行轉動，電爪的夾爪開始運轉夾取；

S3.夾爪在開始夾取時，電機正向運行，輸出PWM個數為C1加1，如電機反向運行，輸出PWM的個數為C1減1；

S4.步驟S3中電機轉動過程中，每輸出一個PWM，MCU讀取位置傳感器的實時位置，并記錄該實時位置為s2；

S5.MCU根據記錄的起始位置s1和實時位置s2，計算出電機實際的運行距離s3，s3＝s2-s1；

S6.將步驟S5中計算出的s3轉化成對應的PWM個數C2；

S7.將步驟S3中得到的C1與步驟S6中得到的C2進行對比；

當C1超前C2一個齒距時，電機失步，此時將C2的值賦予C1進行修正，然后電機繼續順著之前的方向運動，MCU繼續輸出PWM，進入到步驟S2，進行迭代；

當C1超前C2大于四分之一個齒距且小于一個齒距時，MCU切換電機運行方向，輸出PWM，返回步驟2迭代；

當C1未超前C2四分之一個齒距或者C2超前C1時，MCU繼續沿之前的方向輸出PWM，返回步驟S2迭代；

最終使電機停留在C1超前C2的四分之一齒距位置處，此時電磁力矩最大，電爪夾住工件。

進一步地，一個齒距的度數為7.2°。

進一步地，所述的通過計算電機理論運行距離與實際運行距離差值，并與設定的閾值進行比較判斷電爪夾持狀態的方法，按照以下步驟進行的：