具有测距停止功能的多关节机器人和测距停止方法技术

一种具有测距停止功能的多关节机器人，包括有依次连接的多个关节、带动每个关节运动的运动部件、驱动所述运动部件运动的运动控制部件，还包括有安装在所述多关节机器人上的测距传感器，所述测距传感器，用于实时测量所述多关节机器人与邻近物体的间隔距离L’；所述控制波形产生部，还用于当所述间隔距离L’达到一个阈值距离L0时，产生一组使所述运动部件减速停止的PWM波形数据；所述驱动部，还用于根据所述使所述运动部件减速停止的PWM波形数据、驱动所述运动部件减速运动，直到所述多关节机器人停止运动。本发明专利技术即避免了机器人与邻近物体之间的碰撞、又不会损害机器人本身，防碰撞效果极好。

Multi joint robot with distance stopping function and distance stopping method

\u4e00\u79cd\u5177\u6709\u6d4b\u8ddd\u505c\u6b62\u529f\u80fd\u7684\u591a\u5173\u8282\u673a\u5668\u4eba\uff0c\u5305\u62ec\u6709\u4f9d\u6b21\u8fde\u63a5\u7684\u591a\u4e2a\u5173\u8282\u3001\u5e26\u52a8\u6bcf\u4e2a\u5173\u8282\u8fd0\u52a8\u7684\u8fd0\u52a8\u90e8\u4ef6\u3001\u9a71\u52a8\u6240\u8ff0\u8fd0\u52a8\u90e8\u4ef6\u8fd0\u52a8\u7684\u8fd0\u52a8\u63a7\u5236\u90e8\u4ef6\uff0c\u8fd8\u5305\u62ec\u6709\u5b89\u88c5\u5728\u6240\u8ff0\u591a\u5173\u8282\u673a\u5668\u4eba\u4e0a\u7684\u6d4b\u8ddd\u4f20\u611f\u5668\uff0c\u6240\u8ff0\u6d4b\u8ddd\u4f20\u611f\u5668\uff0c\u7528\u4e8e\u5b9e\u65f6\u6d4b\u91cf\u6240\u8ff0\u591a\u5173\u8282\u673a\u5668\u4eba\u4e0e\u90bb\u8fd1\u7269\u4f53\u7684\u95f4\u9694\u8ddd\u79bbL\u2019\uff1b\u6240\u8ff0\u63a7\u5236\u6ce2\u5f62\u4ea7\u751f\u90e8\uff0c\u8fd8\u7528\u4e8e\u5f53\u6240\u8ff0\u95f4\u9694\u8ddd\u79bbL\u2019\u8fbe\u5230\u4e00\u4e2a\u9608\u503c\u8ddd\u79bbL0\u65f6\uff0c\u4ea7\u751f\u4e00\u7ec4\u4f7f\u6240\u8ff0\u8fd0\u52a8\u90e8\u4ef6\u51cf\u901f\u505c\u6b62\u7684PWM\u6ce2\u5f62\u6570\u636e\uff1b\u6240\u8ff0\u9a71\u52a8\u90e8\uff0c\u8fd8\u7528\u4e8e\u6839\u636e\u6240\u8ff0\u4f7f\u6240\u8ff0\u8fd0\u52a8\u90e8\u4ef6\u51cf\u901f\u505c\u6b62\u7684PWM\u6ce2\u5f62\u6570\u636e\u3001\u9a71\u52a8\u6240\u8ff0\u8fd0\u52a8\u90e8\u4ef6\u51cf\u901f\u8fd0\u52a8\uff0c\u76f4\u5230\u6240\u8ff0\u591a\u5173\u8282\u673a\u5668\u4eba\u505c\u6b62\u8fd0\u52a8\u3002 The invention avoids the collision between the robot and the adjacent objects, and does not damage the robot itself, and the effect of anti collision is excellent.

【技术实现步骤摘要】
具有测距停止功能的多关节机器人和测距停止方法
本专利技术涉及多关节机器人领域，特别是一种具有测距停止功能的多关节机器人、以及一种测距停止方法。
技术介绍
在运动控制领域，电机等运动部件是实现运动控制的核心部件，比如机器人的运行就需要电机配合丝杠或减速器等作为运动执行部件来带动机器人运动。以电机配合减速器为例，电机配合减速器是多关节机器人(或称为多关节机械手、多轴机器人、机械臂等)的主要运动执行部件，多关节机器人主要是根据预定的路线从一个初始位置夹取目标物体到目标位置，适用于诸多工业领域的机械自动化作业。现在市场上的多关节机器人主要包括四轴机器人(具有四个关节)和六轴机器人(具有六个关节)，他们均包括有基座、手臂和末端的物体夹持部，手臂上关节的多少决定了机器人的“轴”的数量，每一个关节都是由一个电机的转动来驱动、以实现关节的运动。目前，用户需要通过人机交互设备(如电脑、示教器等)实现对多关节机器人的参数设定和控制，目前市场上的人机交互设备大都是针对机器人整体而设计，用户一般通过编辑每个关节的运动参数实现对机器人的运动控制，所述的运动参数实际上是控制运动部件(如电机)的运动参数，用户编辑机器人的运动参数后，发送给机器人本体的运动控制部件(或称为驱控器等)，运动控制部件对接收到的运动参数进行解算后控制运动部件运动，如专利申请号为201710438383.4的中国专利申请即公开了一种多关节机器人。结合参考附图1，附图1示出了一种多关节机器人100，机器人100是一种四关节机器人，机器人100包括有底座1、大臂2、小臂3，小臂3上还可以连接有腕(附图1中未示出)，腕上可以有爪、以实现对物体的抓取等功能，例如专利申请号为201710381661.7的中国专利申请公开了一种物体夹持部，该物体夹持部可以作为爪安装在腕关节上。在机器人100的各个关节上分别设置有运动部件(电机和减速器)，例如在底座1的外壳内设置有一套电机和减速器，减速器的输出轴连接底座1的上盖；底座1的上盖安装大臂2，大臂2的底部设置有另一套电机4和减速器5，减速器5的输出轴连接大臂2的本体；在大臂2的上部设置有另一套电机和减速器，减速器的输出轴连接小臂3的本体；在小臂3的前端还可以设置有另一套电机和减速器，减速器的输出轴连接腕的本体；腕上可以安装各种末端执行器，例如专利申请号为201710381661.7公开的物体夹持部。底座1内的电机旋转运动可以带动底座1的上盖沿水平方向360度旋转运动、进而带动机器人100的大臂2、小臂3等沿水平方向360度旋转；电机4的旋转运动可以带动大臂2沿S1方向俯向下运动、或沿S2方向后仰向上运动，进而带着小臂3等沿S1或S2方向运动；大臂2上部的电机旋转运动可以带动小臂3进行旋转运动，进而带着腕等旋转运动；小臂3的另一端的电机旋转运动可以带动腕进行旋转运动，进而带着末端执行器进行旋转运动；末端执行器上的电机还可以带动末端执行器进行夹取物体等操作。通过不同的运动参数控制上述多个电机按用户设定的运动路线运动，就可以实现对机器人100的精确控制，使机器人100完成用户设定的各种功能。对各个电机(例如电机4)的控制是通过运动控制部件实现的，运动控制部件可以单独设置在机器人100的外部、通过连接线与机器人100上的各个电机连接；运动控制部件也可以安装在机器人100的本体外壳内。机器人100具有一个确定的工作范围，随着机器人与用户之间的协作关系越来越紧密，用户会将机器人100放在一个非密闭空间进行工作(例如实验室内)，机器人100的工作环境会越来越复杂，机器人100在运动过程中可能会触碰到人或者其他物体，这会对机器人100、人或者其他物体造成伤害，这是机器人需要极力避免的。现有技术大都是通过示教器等实现对机器人的控制，通过示教器上的紧急停止按钮使机器人100紧急停止或断电，但是这通常是在用户看到后才能人为实现控制，且通常又会损害机器人100的机械、电路等部件，不能符合现在机器人的发展趋势。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术提供了一种具有测距停止功能的多关节机器人，机器人可以自动的实现对机器人和周围物体之间的距离的实时检测，在达到危险距离时、机器人可以自动实现减速停止，即不需要人为监测和控制，也不会损害机器人的各种部件。本专利技术所述的具有测距停止功能的多关节机器人，包括有次连接的多个关节、带动每个关节运动的运动部件、驱动所述运动部件运动的运动控制部件，所述运动控制部件包括有控制波形产生部、驱动部，所述控制波形产生部，用于根据运动参数产生一组PWM波形数据；所述驱动部，用于根据所述PWM波形数据驱动运动部件运动；还包括有安装在所述多关节机器人上的测距传感器，所述测距传感器，用于实时测量所述多关节机器人与邻近物体的间隔距离L’；所述控制波形产生部，还用于当所述间隔距离L’达到一个阈值距离L0时，产生一组使所述运动部件减速停止的PWM波形数据；所述驱动部，还用于根据所述使所述运动部件减速停止的PWM波形数据、驱动所述运动部件减速运动，直到所述多关节机器人停止运动。作为一种举例说明，本专利技术所述的多关节机器人中，所述每个控制波形产生部均包括有控制部、波形产生部，所述控制部，用于根据运动参数产生一组周期值P；所述波形产生部，用于根据所述周期值P，生成所述PWM波形数据；当所述间隔距离L’达到所述阈值距离L0时，所述控制部，还用于将一个停止距离L转换为对应的运动部件运动的微步数值Sstep，并依据所述微步数值Sstep、一个停止周期阈值Pstop和一个最小周期值Pmin计算得到周期变化值ΔP，其中L<L0；所述波形产生部，还用于以当前周期值P0为起始、每个周期值增加ΔP，直到最后一个周期值Pn大于等于所述停止周期阈值Pstop为止，生成所述减速停止的PWM波形数据，n是正整数。作为又一种举例说明，本专利技术所述的多关节机器人中，所述周期变化值ΔP依据下述公式计算得到：其中，所述最小周期值Pmin是所述运动部件的最大运动速度对应的周期值；所述停止周期阈值Pstop是当所述控制部产生的周期值P大于等于所述停止周期阈值Pstop时，所述波形产生部不再产生对应的PWM波形数据，所述驱动部停止驱动所述运动部件运动，所述运动部件停止运动。作为又一种举例说明，本专利技术所述的多关节机器人中，当所述间隔距离L’达到所述阈值距离L0时，所述多关节机器人的每个运动控制部件均将各自对应的停止距离L转换为对应的运动部件运动的微步数值Sstep，并依据所述微步数值Sstep、一个停止周期阈值Pstop和一个最小周期值Pmin计算得到各自的周期变化值ΔP。作为又一种举例说明，本专利技术所述的多关节机器人中，所述多关节机器人中，每个运动部件带动的负载越大，控制该运动部件的运动控制部件对应的停止距离L越大。作为又一种举例说明，本专利技术所述的多关节机器人中，所述测距传感器为激光测距传感器。为了解决上述问题，本专利技术还提供了一种测距停止方法，通过该方法可以自动的实现对机器人和周围物体之间的距离的实时检测，在达到危险距离时、机器人可以自动实现减速停止，即不需要人为监测和控制，也不会损害机器人的各种部件。本专利技术所述的测距停止方法应用于多关节机器人，所述多关节机器人包括有依次连接本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有测距停止功能的多关节机器人，包括有依次连接的多个关节、带动每个关节运动的运动部件、驱动所述运动部件运动的运动控制部件，所述运动控制部件包括有控制波形产生部、驱动部，所述控制波形产生部，用于根据运动参数产生一组PWM波形数据；所述驱动部，用于根据所述PWM波形数据驱动运动部件运动；其特征在于：还包括有安装在所述多关节机器人上的测距传感器，所述测距传感器，用于实时测量所述多关节机器人与邻近物体的间隔距离L’；所述控制波形产生部，还用于当所述间隔距离L’达到一个阈值距离L0时，产生一组使所述运动部件减速停止的PWM波形数据；所述驱动部，还用于根据所述使所述运动部件减速停止的PWM波形数据、驱动所述运动部件减速运动，直到所述多关节机器人停止运动。

【技术特征摘要】
1.一种具有测距停止功能的多关节机器人，包括有依次连接的多个关节、带动每个关节运动的运动部件、驱动所述运动部件运动的运动控制部件，所述运动控制部件包括有控制波形产生部、驱动部，所述控制波形产生部，用于根据运动参数产生一组PWM波形数据；所述驱动部，用于根据所述PWM波形数据驱动运动部件运动；其特征在于：还包括有安装在所述多关节机器人上的测距传感器，所述测距传感器，用于实时测量所述多关节机器人与邻近物体的间隔距离L’；所述控制波形产生部，还用于当所述间隔距离L’达到一个阈值距离L0时，产生一组使所述运动部件减速停止的PWM波形数据；所述驱动部，还用于根据所述使所述运动部件减速停止的PWM波形数据、驱动所述运动部件减速运动，直到所述多关节机器人停止运动。2.根据权利要求1所述的具有测距停止功能的多关节机器人，其特征在于：所述每个控制波形产生部均包括有控制部、波形产生部，所述控制部，用于根据运动参数产生一组周期值P；所述波形产生部，用于根据所述周期值P，生成所述PWM波形数据；当所述间隔距离L’达到所述阈值距离L0时，所述控制部，还用于将一个停止距离L转换为对应的运动部件运动的微步数值Sstep，并依据所述微步数值Sstep、一个停止周期阈值Pstop和一个最小周期值Pmin计算得到周期变化值ΔP，其中L<L0；所述波形产生部，还用于以当前周期值P0为起始、每个周期值增加ΔP，直到最后一个周期值Pn大于等于所述停止周期阈值Pstop为止，生成所述减速停止的PWM波形数据，n是正整数。3.根据权利要求2所述的具有测距停止功能的多关节机器人，其特征在于：所述周期变化值ΔP依据下述公式计算得到：其中，所述最小周期值Pmin是所述运动部件的最大运动速度对应的周期值；所述停止周期阈值Pstop是当所述控制部产生的周期值P大于等于所述停止周期阈值Pstop时，所述波形产生部不再产生对应的PWM波形数据，所述驱动部停止驱动所述运动部件运动，所述运动部件停止运动。4.根据权利要求2或3所述的具有测距停止功能的多关节机器人，其特征在于：当所述间隔距离L’达到所述阈值距离L0时，所述多关节机器人的每个运动控制部件均将各自对应的停止距离L转换为对应的运动部件运动的微步数值Sstep，并依据所述微步数值Sstep、一个停止周期阈值Pstop和一个最小周期值Pmin计算得到各自的周期变化值ΔP。5.根据权利要求4所述的具有测距停止功能的多关节机器人，其特征在于：所述多关节机器人中，每个运动部件带动的负载越大，控制该运动部件的运动控制部件对应的停止距离L越大。6.根据权利要求1所述的具有测距停止功能的多关节...

【专利技术属性】
技术研发人员：张琰，
申请(专利权)人：北京镁伽机器人科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11