一種用于機器手的伺服電機驅動裝置及其驅動方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種驅動裝置，特別涉及一種用于機器手的伺服電機驅動裝置及其驅動方法，屬于機器手組件技術領域。
【背景技術】
[0002]機器手能模仿人手和臂的某些動作功能，用以按固定程序抓取、搬運物件或操作工具的自動操作裝置；機械手是最早出現的工業機器人，也是最早出現的現代機器人，它可代替人的繁重勞動以實現生產的機械化和自動化，能在有害環境下操作以保護人身安全，因而廣泛應用于機械制造、冶金、電子、輕工和原子能等部門；其中對于伺服機器手其核心部件是伺服電機，伺服電機的工作狀態直接決定機器手的性能，現有的伺服電機需要通過驅動器進行控制；其主要應用于高精度的定位系統；一般是通過位置、速度和力矩三種方式對伺服馬達進行控制，實現高精度的傳動系統定位；現有的伺服電機驅動器都是單獨反饋和單獨調節，其調節效果比較差。
【發明內容】
[0003](一 )要解決的技術問題
[0004]為解決上述問題，本發明提出了一種用于機器手的伺服電機驅動裝置及其驅動方法，能夠實現單獨糾偏和聯合調解位置和速度，保證伺服電機工作的精確性。
[0005]( 二)技術方案
[0006]本發明的用于機器手的伺服電機驅動裝置，包括驅動控制器，及與驅動控制器電連接的位置控制模塊和脈沖寬度調制逆變器；及與位置控制模塊電連接的速度控制單元，及與速度控制單元電連接的伺服電機；及與伺服電機配合安裝的機器手，及安裝伺服電機轉軸處的測速裝置，及安裝于機器手上的三維加速度傳感器，所述測速裝置和三維位置傳感器分別通過調理電路電連接驅動控制器；所述驅動控制器與位置控制模塊之間，及位置控制模塊與速度控制單元之間分別安裝有第一疊加器和第二疊加器；所述第一疊加器和第二疊加器還電連接脈沖寬度調制逆變器。
[0007]所述第一疊加器和第二疊加器一輸入端連接脈沖寬度調制逆變器；所述第一疊加器另一輸入端連接驅動控制器；所述第二疊加器另一輸入端電連接位置控制模塊。
[0008]上述用于機器手的伺服電機驅動裝置的驅動方法，包括如下步驟:
[0009]第一步，初始化驅動，驅動控制器給一個初始命令，位置控制模塊得到角位移和角速度信號，并控制速度控制單元輸出信號，伺服電機響應信號，機器手動作；
[0010]第二步，反饋信號采集，機器手動作后，三維加速度傳感器實時反饋運動曲線，測速裝置反饋轉速曲線；運動曲線和轉速曲線經過調理電路調理后，送至驅動控制器；
[0011]第三步，反饋速度信號響應，驅動控制器通過內部計算得到反饋速度曲線與預定義曲線差值，并將差值依次送至位置控制模塊和速度控制單元；對速度進行糾偏；
[0012]第四步，反饋位置信號響應，其信號為反饋速度信號響應前的信號，驅動控制器通過內部計算得到反饋位置曲線與預定義曲線差值，并將差值送至脈沖寬度調制逆變器；脈沖寬度調制逆變器改變脈寬和電流；將位置偏移量和速度形成一個比例曲線。
[0013]有益效果
[0014]與現有技術相比，本發明用于機器手的伺服電機驅動裝置及其驅動方法，將速度反饋信號作為糾偏反饋信號，并將反饋的位置信號作為調節信號，其調節過程能夠實現角位移、角速度和速度的調節，其調節過程能夠實現位置和速度聯調。
【附圖說明】
[0015]圖1是本發明的整體結構框圖。
【具體實施方式】
[0016]如圖1所示，本發明用于機器手的伺服電機驅動裝置，包括驅動控制器1，及與驅動控制器電連接的位置控制模塊2和脈沖寬度調制逆變器3 ;及與位置控制模塊電連接的速度控制單元4，及與速度控制單元電連接的伺服電機5 ;及與伺服電機配合安裝的機器手6，及安裝伺服電機轉軸處的測速裝置7，及安裝于機器手上的三維加速度傳感器8，所述測速裝置7和三維位置傳感器8分別通過調理電路9電連接驅動控制器1 ;所述驅動控制器1與位置控制模塊2之間，及位置控制模塊2與速度控制單元3之間分別安裝有第一疊加器10和第二疊加器11 ;所述第一疊加器10和第二疊加器11還電連接脈沖寬度調制逆變器3。
[0017]所述第一疊加器10和第二疊加器11 一輸入端連接脈沖寬度調制逆變器3 ;所述第一疊加器10另一輸入端連接驅動控制器1 ;所述第二疊加器11另一輸入端電連接位置控制模塊2。
[0018]上述用于機器手的伺服電機驅動裝置的驅動方法，包括如下步驟:
[0019]第一步，初始化驅動，驅動控制器給一個初始命令，位置控制模塊得到角位移和角速度信號，并控制速度控制單元輸出信號，伺服電機響應信號，機器手動作；
[0020]第二步，反饋信號采集，機器手動作后，三維加速度傳感器實時反饋運動曲線，測速裝置反饋轉速曲線；運動曲線和轉速曲線經過調理電路調理后，送至驅動控制器；
[0021]第三步，反饋速度信號響應，驅動控制器通過內部計算得到反饋速度曲線與預定義曲線差值，并將差值依次送至位置控制模塊和速度控制單元；對速度進行糾偏；
[0022]第四步，反饋位置信號響應，其信號為反饋速度信號響應前的信號，驅動控制器通過內部計算得到反饋位置曲線與預定義曲線差值，并將差值送至脈沖寬度調制逆變器；脈沖寬度調制逆變器改變脈寬和電流；將位置偏移量和速度形成一個比例曲線。
[0023]因為電平的平均值和占空比成正比，在調節頻率時，改變輸出電壓脈沖的占空比，所述采用脈沖寬度調制逆變器就能同時實現變頻和變壓，對于有的伺服電機需要進行電流控制，可在變壓輸出后加一壓轉流模塊即可。
[0024]本發明用于機器手的伺服電機驅動裝置及其驅動方法，將速度反饋信號作為糾偏反饋信號，并將反饋的位置信號作為調節信號，其調節過程能夠實現角位移、角速度和速度的調節，其調節過程能夠實現位置和速度聯調。
[0025]上面所述的實施例僅僅是對本發明的優選實施方式進行描述，并非對本發明的構思和范圍進行限定。在不脫離本發明設計構思的前提下，本領域普通人員對本發明的技術方案做出的各種變型和改進，均應落入到本發明的保護范圍，本發明請求保護的技術內容，已經全部記載在權利要求書中。
【主權項】
1.一種用于機器手的伺服電機驅動裝置，其特征在于:包括驅動控制器，及與驅動控制器電連接的位置控制模塊和脈沖寬度調制逆變器；及與位置控制模塊電連接的速度控制單元，及與速度控制單元電連接的伺服電機；及與伺服電機配合安裝的機器手，及安裝伺服電機轉軸處的測速裝置，及安裝于機器手上的三維加速度傳感器，所述測速裝置和三維位置傳感器分別通過調理電路電連接驅動控制器；所述驅動控制器與位置控制模塊之間，及位置控制模塊與速度控制單元之間分別安裝有第一疊加器和第二疊加器；所述第一疊加器和第二疊加器還電連接脈沖寬度調制逆變器。2.根據權利要求1所述的用于機器手的伺服電機驅動裝置，其特征在于:所述第一疊加器和第二疊加器一輸入端連接脈沖寬度調制逆變器；所述第一疊加器另一輸入端連接驅動控制器；所述第二疊加器另一輸入端電連接位置控制模塊。 一種用于機器手的伺服電機驅動驅動方法，其特征在于:所述方法包括如下步驟:第一步，初始化驅動，驅動控制器給一個初始命令，位置控制模塊得到角位移和角速度信號，并控制速度控制單元輸出信號，伺服電機響應信號，機器手動作； 第二步，反饋信號采集，機器手動作后，三維加速度傳感器實時反饋運動曲線，測速裝置反饋轉速曲線；運動曲線和轉速曲線經過調理電路調理后，送至驅動控制器； 第三步，反饋速度信號響應，驅動控制器通過內部計算得到反饋速度曲線與預定義曲線差值，并將差值依次送至位置控制模塊和速度控制單元；對速度進行糾偏； 第四步，反饋位置信號響應，其信號為反饋速度信號響應前的信號，驅動控制器通過內部計算得到反饋位置曲線與預定義曲線差值，并將差值送至脈沖寬度調制逆變器；脈沖寬度調制逆變器改變脈寬和電流；將位置偏移量和速度形成一個比例曲線。
【專利摘要】本發明公開了一種用于機器手的伺服電機驅動裝置，包括驅動控制器，及與驅動控制器電連接的位置控制模塊和脈沖寬度調制逆變器；及與位置控制模塊電連接的速度控制單元，及與速度控制單元電連接的伺服電機；及與伺服電機配合安裝的機器手，及安裝伺服電機轉軸處的測速裝置，及安裝于機器手上的三維加速度傳感器，所述測速裝置和三維位置傳感器分別通過調理電路電連接驅動控制器；上述用于機器手的伺服電機驅動裝置的驅動方法，包括如下步驟：第一步，初始化驅動，第二步，反饋信號采集，第三步，反饋速度信號響應，第四步，反饋位置信號響應，本發明用于機器手的伺服電機驅動裝置及其驅動方法，能夠糾偏和實現位置和速度聯調。
【IPC分類】B25J9/12
【公開號】CN105459108
【申請號】CN201510464247
【發明人】宋明安, 孫潔, 付煥清, 劉學平, 同彥恒, 李志博, 麻輝
【申請人】寧夏巨能機器人系統有限公司
【公開日】2016年4月6日
【申請日】2015年7月31日