运动控制器和医疗设备制造技术

技术编号:19750684 阅读:23 留言:0更新日期:2018-12-12 05:39
本发明专利技术涉及一种运动控制器和医疗设备。其中,该运动控制器包括运动控制器前端模块和运动控制器后端模块,并且,通过在运动控制器前端模块和运动控制器后端模块之间加入了补偿模块,这就使得单纯由运动控制器前端模块基于第一位置信息所生成的粗糙的第一电流控制信息能够得到补偿,又因为这种补偿是基于负载模型的补偿,故经过补偿后所生成的第二电流控制信息能够使得运动控制器后端模块生成与当前负载更为匹配的驱动电流。而驱动电流能够直接控制电机的运动状态,故电机能够对负载保持一个较好的跟随效果。

【技术实现步骤摘要】
运动控制器和医疗设备
本专利技术涉及控制器
,特别是涉及一种运动控制器和医疗设备。
技术介绍
运动控制器是一种控制电机运行方式(如正反转、转速、行程等)的专用控制器。一般地,当负载变化不大时,运动控制器能够保持在一个相对稳定的工作状态,并且由于负载基本无变化,故电机可以有较好的跟随效果。然而,当负载变化较大(如负载随重力、摩擦力等变化比较大)时,传统的运动控制器往往不能控制电机保持一个较好的跟随效果,这就使得电机的运转情况无法满足实际需要,从而造成一些损失或事故。例如,在医疗领域中,由于手术机器人等手术装置需要依靠电机驱动,而手术机器人在与病患接触时必然会受到不断改变的摩擦力,这就需要电机能够保持良好的跟随效果;若使用传统的运动控制器,必然会对手术进程造成不良影响。
技术实现思路
基于此,有必要提供一种运动控制器和医疗设备,以提高电机的跟随效果。一种运动控制器,用于控制电机驱动负载的运动,所述运动控制器包括:运动控制器前端模块,用于根据所接收到的第一位置信息生成第一电流控制信息;补偿模块,存储有与所述负载相对应的补偿信息;所述补偿模块与所述运动控制器前端模块连接,用于根据所述补偿信息对所述第一电流信息进行补偿以生成第二电流控制信息;运动控制器后端模块,分别与所述补偿模块和所述电机连接,用于根据所述第二电流控制信息输出驱动电流至所述电机,以使得所述电机驱动所述负载运动。在其中一个实施例中,所述运动控制器前端模块包括:位置信息处理单元,用于根据所述第一位置信息生成第一速度信息;速度信息处理单元,分别与所述位置信息处理单元和所述补偿模块连接,用于根据所述第一速度信息生成所述第一电流控制信息。在其中一个实施例中,所述运动控制器还包括限制单元,存储有第一限制信息、第二限制信息和第三限制信息;其中,所述限制单元与所述位置信息处理单元连接,用于根据所述第一限制信息对所述第一位置信息进行限制;所述限制单元还与所述速度信息处理单元连接,还用于根据所述第二限制信息对所述第一速度信息进行限制;所述限制单元还与所述运动控制器后端模块连接,还用于根据所述第三限制信息对所述第二电流控制信息进行限制。在其中一个实施例中,所述位置信息处理单元包括:轨迹规划器子单元,用于根据所接收到的所述第一位置信息生成位置环参数;位置环子单元,分别与所述轨迹规划器子单元和所述速度信息处理单元连接,用于根据所述位置环参数生成所述第一速度信息;所述速度信息处理单元包括:限速器子单元,与所述位置环子单元连接,用于根据所述第一速度信息生成速度环参数;速度环子单元,分别与所述限速器子单元和所述补偿模块连接,用于根据所述速度环参数生成所述第一电流控制信息。在其中一个实施例中,所述位置环子单元还与所述电机连接,还用于根据所述位置环参数和由所述电机反馈的当前位置参数生成所述第一速度信息。在其中一个实施例中,所述速度环子单元还与所述电机连接,还用于根据所述速度环参数和由所述电机反馈的当前速度参数生成所述第一电流控制信息。在其中一个实施例中,所述运动控制器后端模块包括电流控制信息处理单元;所述电流控制信息处理单元包括:限流器子单元,与所述补偿模块连接,用于根据所述第二电流控制信息生成电流环参数;电流环子单元,分别与所述限流器子单元和所述电机连接,用于根据所述电流环参数生成所述驱动电流。在其中一个实施例中,所述电流环子单元还用于根据所述电流环参数和由所述电机反馈的当前电流参数生成所述控制电流。在其中一个实施例中,所述补偿信息为基于所述负载的摩擦模型生成的信息;其中,所述摩擦模型包括库伦摩擦模型和粘性摩擦模型。一种医疗设备,包括:上述的运动控制器;电机,与所述运动控制器连接,用于在所述运动控制器的控制下运转;手术装置,与所述电机连接,用于在所述电机的驱动下进行运动。在上述的运动控制器和医疗设备中,通过在运动控制器前端模块和运动控制器后端模块之间加入了补偿模块,这就使得单纯由运动控制器前端模块基于第一位置信息所生成的粗糙的第一电流控制信息能够得到补偿,又因为这种补偿是基于负载模型的补偿,故经过补偿后所生成的第二电流控制信息能够使得运动控制器后端模块生成与当前负载更为匹配的驱动电流。而驱动电流能够直接控制电机的运动状态,故电机能够对负载保持一个较好的跟随效果。附图说明图1为一个实施例中运动控制器的结构示意图;图2为一个实施例中运动控制器前端模块的结构示意图;图3为一个实施例中位置信息处理单元的结构示意图;图4为一个实施例中速度信息处理单元的结构示意图;图5为一个实施例中运动控制器后端模块的结构示意图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术,并不用于限定本专利技术。图1为一个实施例中运动控制器的结构示意图。如图1所示,本实施例提供一种运动控制器,可以包括运动控制器前端模块10、补偿模块11和运动控制器后端模块12。其中,操作端C可以与运动控制器前端模块10连接,运动控制器前端模块10、补偿模块11和运动控制器后端模块12可以依次连接,运动控制器后端模块12可以和电机M连接,电机M上可以带有负载。在一个实施例中,用户可以根据实际需要,于操作端C上编制电机M的运行参数如电机M的行程(也即第一位置信息)。运动控制器前端模块10可以接收该第一位置信息,并根据该第一位置信息初步确定驱动电机M运动所需要的电流的大小(也即第一电流控制信息)。在一个实施例中,补偿模块11中可以存储有基于负载模型的补偿信息,该补偿信息来自于大量负载在不同运动状态下所需的驱动电流数据,因此针对任意负载,该补偿信息可以较好确定出该负载所需要的驱动电流的大致数据。补偿模块11可以获取第一电流控制信息,并通过补偿信息对第一电流控制信息进行补偿,从而获得一个更为准确的对应当前负载的驱动电流数据(也即第二电流控制信息)。在一个实施例中,由于摩擦是电机性能退化的重要来源,特别是在电机低速运行时,机械动力主要由摩擦项决定;故而,可以基于负载的摩擦模型生成补偿信息。补偿模块11中可以存储有该基于摩擦模型的补偿信息;当负载运动时,补偿模块11可以根据该补偿信息对第一电流控制信息进行补偿,从而避免由于负载受到不断变化的摩擦力而影响运动控制器的控制效果。在一个实施例中,由于相互作用材料的表面和近表面区域之间复杂的相互作用,很难对非线性摩擦进行完全建模,并且摩擦本身也取决于许多参数,如速度、位置、温度和润滑。因此可以使用简化的摩擦模型,如库仑摩擦模型和粘性摩擦模型来生成对应的补偿信息。在一个实施例中,摩擦模型中可以包括多个变量参数,这些变量参数可以也使用自适应控制框架来做不断地调整,从而获得与负载实际所受摩擦更为接近的摩擦模型。在一个实施例中,运动控制器后端模块12可以根据该第二电流控制信息输出相应的驱动电流,从而使得电机M在该驱动电流的驱动下带动负载进行运动。在上述实施例中,通过在运动控制器前端模块和运动控制器后端模块之间加入了补偿模块,这就使得单纯由运动控制器前端模块基于第一位置信息所生成的粗糙的第一电流控制信息能够得到补偿,又因为这种补偿是基于负载模型的补偿,故经过补偿后所生成的第二电流控制信息能够使得本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种运动控制器,用于控制电机驱动负载的运动,其特征在于,所述运动控制器包括:运动控制器前端模块,用于根据所接收到的第一位置信息生成第一电流控制信息;补偿模块,存储有与所述负载相对应的补偿信息;所述补偿模块与所述运动控制器前端模块连接,用于根据所述补偿信息对所述第一电流信息进行补偿以生成第二电流控制信息;运动控制器后端模块,分别与所述补偿模块和所述电机连接,用于根据所述第二电流控制信息输出驱动电流至所述电机,以使得所述电机驱动所述负载运动。

【技术特征摘要】
1.一种运动控制器,用于控制电机驱动负载的运动,其特征在于,所述运动控制器包括:运动控制器前端模块,用于根据所接收到的第一位置信息生成第一电流控制信息;补偿模块,存储有与所述负载相对应的补偿信息;所述补偿模块与所述运动控制器前端模块连接,用于根据所述补偿信息对所述第一电流信息进行补偿以生成第二电流控制信息;运动控制器后端模块,分别与所述补偿模块和所述电机连接,用于根据所述第二电流控制信息输出驱动电流至所述电机,以使得所述电机驱动所述负载运动。2.根据权利要求1所述的运动控制器,其特征在于,所述运动控制器前端模块包括:位置信息处理单元,用于根据所述第一位置信息生成第一速度信息;速度信息处理单元,分别与所述位置信息处理单元和所述补偿模块连接,用于根据所述第一速度信息生成所述第一电流控制信息。3.根据权利要求2所述的运动控制器,其特征在于,所述运动控制器还包括限制单元,存储有第一限制信息、第二限制信息和第三限制信息;其中,所述限制单元与所述位置信息处理单元连接,用于根据所述第一限制信息对所述第一位置信息进行限制;所述限制单元还与所述速度信息处理单元连接,还用于根据所述第二限制信息对所述第一速度信息进行限制;所述限制单元还与所述运动控制器后端模块连接,还用于根据所述第三限制信息对所述第二电流控制信息进行限制。4.根据权利要求2所述的运动控制器,其特征在于,所述位置信息处理单元包括:轨迹规划器子单元,用于根据所接收到的所述第一位置信息生成位置环参数;位置环子单元,分别与所述轨迹规划器子单元和所述速度信息处理单元连接,用于根据所述位置环参...

【专利技术属性】
技术研发人员:佟留住
申请(专利权)人:上海联影医疗科技有限公司
类型:发明
国别省市:上海,31

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