具有减速停止功能的运动控制部件、减速停止方法技术

一种具有减速停止功能的运动控制部件，包括有控制部、波形产生部、驱动部，当接收到一个停止距离L，L>0，控制部将所述停止距离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；波形产生部以当前周期值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，生成一组减速停止的PWM波形数据，n是正整数；驱动部根据所述减速停止的PWM波形数据驱动所述运动部件减速运动，直到运动部件停止运动。本发明专利技术的方案大大降低了电机所连接的负载的速度，降低了整个运动控制系统的惯性，也就降低了电机停止时的惯性带来的各种损害。

Motion control unit with deceleration stop function and deceleration stop method

A deceleration stop function of motion control components, including control, waveform generation part, driving part, when receiving a stop distance L, L> 0, the control unit the stop distance L is converted to Sstep micro numerical part moving corresponding, and according to the Sstep, a numerical control stop the cycle threshold of Pstop and a minimum value of Pmin calculated cycle cycle value of delta P; waveform generation to the current cycle value of P0 increased P for the initiation, each cycle, until the last cycle Pn value equal to or greater than the stop cycle threshold Pstop, PWM waveform data to generate a set of deceleration stop and N is a positive integer; drive according to the speed PWM waveform data stop driving the moving parts until the deceleration, stop motion of moving parts. The scheme of the invention greatly reduces the speed of the load connected by the motor, reduces the inertia of the whole motion control system, and reduces all kinds of damage brought by the inertia of the motor when it stops.

【技术实现步骤摘要】
具有减速停止功能的运动控制部件、减速停止方法
本专利技术涉及一种具有减速停止功能的运动控制部件、一种减速停止方法、一种存储有计算机程序的计算机可读介质、一种机器人以及一种运动控制系统。
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，电机配合减速器是机械臂(或称为机械手、多轴机器人、多关节机器人等)的主要运动执行部件，多轴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。现在市场上的多轴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201210002141.8的中国专利申请文件即公开了一种机器人系统。结合参考附图1，附图1示出了一种运动控制系统(例如机器人系统)100，包括有机器人控制部101、CAN数据线102、运动控制部件103、电机107，运动控制部件103包括有控制部104、波形产生部105、驱动部106等，运动控制系统100可以仅包含有一个电机107和运动控制部件103，也可以包含多个电机107和对应的运动控制部件103，例如对于一个四轴机器人，具有四个可以活动的关节，每个关节处均设置有一个电机107,以及对应的运动控制部件103。在运动控制系统100中，电机107可以单独作为运动部件使用，电机107也可以连接减速器后、共同作为一个运动部件使用，电机107还可以连接丝杠后、共同作为一个运动部件使用，等等。所述机器人控制部101可以是示教器，还可以是安装有上位机软件的电脑，还可以是安装有APP的手机/Pad等，以实现人机交互，使得用户可以通过机器人控制部101配置运动参数、控制电机106运行状态、显示运动曲线等功能。所述CAN数据线102实现机器人控制部101和运动控制部件103之间的通信，CAN总线是一种标准总线，广泛应用于汽车电子、工业控制、运动控制等领域，CAN总线数据具有固定的格式，CAN数据线102可以是双绞线或同轴线等。作为替代，还可以通过串行通信等替代CAN数据线102实现二者之间的通信。所述运动控制部件103实现对机器人控制部101发送来的运动参数的解算，得到实际的电机控制数据(一般为PWM波)，通过调整PWM波的周期和占空比等调节电机107的运行状态。其中，控制部104实现对运动参数的解算，可以将运动参数解算成为对应的产生PWM波形的波表数据，波表数据中的周期值P不同、则表示电机运行的快慢不同。波形产生部105是一种PWM波形发生器，例如由FPGA芯片实现的PWM波形发生器，可以根据控制部104产生的波表数据生成对应的PWM波形数据。驱动部106是电机107的驱动单元，可以根据波形产生部105产生的PWM波形数据驱动电机107运动。用户通过机器人控制部101编辑好运动参数后，可以通过CAN数据线102发送到运动控制部件103中，控制部104将接收到的运动参数解算为一组周期值P构成的波表，周期值不同则代表电机运动的速度不同，波形产生部105则根据解算得到的周期P生成一组PWM波形数据，而驱动部106则根据PWM波形数据驱动电机107运动。一旦用户设置的运动参数被上述过程运行完毕，电机107即需要停止运动，一般情况下，一组运动参数解算得到的波表被运行完成，即表示用户需要的运动过程被执行完毕，此时波表中没有了后续的周期值P，波形产生部105没有了周期值数据后也无法产生更多的PWM波形数据，因此驱动部106接收不到PWM波形数据后，不再驱动电机107，电机107依据惯性而停止。当电机107空载时，这种停止方式是可以的。但是，例如在机器人中，电机107通常会连接减速器，减速器再通过机械结构连接到机器人的臂，机器人会进行抓取物体等动作，因此在机器人上，电机107不是空载的，而是带有很大的负载在运动，此时如果还是采用现有的根据惯性停止的方式，由于抓取物、机器人的臂等负载的惯性很大，在驱动部106不继续驱动电机后，负载的惯性会继续带动电机运动，而且该运动过程根据负载的速度、重量等的不同而不同，速度越大、惯性越大，重量越大、惯性越大，这种惯性会严重损害机器人的各个部分：惯性太大会带动电机107和减速器在没有驱动信号的情况下继续运动，这会损害减速器等的机械结构；电机107在没有驱动信号的情况下继续运动，会使得电机107产生反向电流，该反向电流会流回运动控制部件103中，进而烧坏运动控制部件103上的各个电子元器件。因此，现有的使电机107停止的方式会带来多种问题，而这是运动控制系统中必须要避免的。
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减速停止功能的运动控制部件，可以使得运动部件的停止过程平缓、逐步减速至停止，大大降低了因负载惯性带来的各种问题。本专利技术提供一种具有减速停止功能的运动控制部件，包括有控制部、波形产生部、驱动部，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；当接收到一个停止距离L，L>0,所述控制部将所述停止距离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；所述波形产生部以当前周期值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，生成一组减速停止的PWM波形数据，n是正整数；所述驱动部根据所述减速停止的PWM波形数据驱动所述运动部件减速运动，直到所述运动部件停止运动。作为一种举例说明，本专利技术所述的运动控制部件中，所述周期变化值ΔP依据下述公式计算得到：作为又一种举例说明，本专利技术所述的运动控制部件中，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。作为又一种举例说明，本专利技术所述的运动控制部件中，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。为了解决上述问题，本专利技术还提供了一种减速停止方法，本专利技术的减速停止方法可以使得运动部件的停止过程平缓、逐步减速至停止，大大降低了因负载惯性带来的各种问题。本专利技术的减速停止方法，用于控制运动部件运动，所述方法包括：接收一个减速停止命令，所述减速停止命令包括一个减速停止距离L,L本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有减速停止功能的运动控制部件，包括有控制部、波形产生部、驱动部，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：当接收到一个停止距离L，L>0,所述控制部将所述停止距离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；所述波形产生部以当前周期值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，生成一组减速停止的PWM波形数据，n是正整数；所述驱动部根据所述减速停止的PWM波形数据驱动所述运动部件减速运动，直到所述运动部件停止运动。

【技术特征摘要】
1.一种具有减速停止功能的运动控制部件，包括有控制部、波形产生部、驱动部，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：当接收到一个停止距离L，L>0,所述控制部将所述停止距离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；所述波形产生部以当前周期值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，生成一组减速停止的PWM波形数据，n是正整数；所述驱动部根据所述减速停止的PWM波形数据驱动所述运动部件减速运动，直到所述运动部件停止运动。2.根据权利要求1所述的具有减速停止功能的运动控制部件，其特征在于：所述周期变化值ΔP依据下述公式计算得到：3.根据权利要求1或2所述的具有减速停止功能的运动控制部件，其特征在于：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。4.根据权利要求1或2所述的具有减速停止功能的运动控制部件，其特征在于：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。5.一种减速停止方法，用于控制运动部件运动，其特征在于，所述方法包括：接收一个减速停止命令，所述减速停止命令包括一个减速停止距离L，L>0；所述停止距离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；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，生成一组减速停止的PWM波形数据...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔佳，
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