一种与人共融机器人用电机堵转保护方法技术

本发明专利技术公开一种与人共融机器人用电机堵转保护方法，在电机控制器上设置转子位置监测模块和堵转处理模块；所述转子位置监测模块每隔一定时间采集一次转子位置信号，通过转子位置信号变化判断转子位置是否发生改变判断电机正常动作还是发生堵转；发现转子位置不再变化后，堵转处理模块开始运行，进入相应的保护流程。本发明专利技术通过识别一定时间内，转子是否转动超过一定范围，来判断电机是否处于堵转状态，此方法无需增加任何额外的检测电路等硬件，只需在控制器现有的硬件基础上，增加相应的软件程序即可实现此功能，基本上做到了零成本。且此方法灵活多变，根据电机的不同应用场合配置不同的软件，即可完成又快又准的堵转保护动作。

【技术实现步骤摘要】
一种与人共融机器人用电机堵转保护方法
本专利技术属于机器人应用
，具体涉及一种与人共融机器人用电机堵转保护方法。
技术介绍
与人共融机器人的动力驱动主要来源于各个关节的永磁同步电机，当电机因堵转不能转动运行时，电机的电流很大，极容易烧坏电机，故需要设置了堵转保护。传统的电机堵转保护，通常先自动判断电机在过流时是处于完全堵转状态、运行状态或电机短路状态，如果过流时是处于运行状态，控制器将限流值设定在固定值，以确保控制器及电池的安全。这种传统的电机堵转保护，需要依赖控制器中电流采样电路所获得的电机绕组电流信息，在硬件电路采得绕组电流信号后，通过软件或者硬件方式对该电流信号进行识别，当识别出电机处于堵转或者电流过大时，则进入保护流程，例如切断电源，封锁PWM波等方式。传统的保护方式对电流采样的精度和实时性都有较高的要求，否则不能产生良好的保护效果，且高精度的电流检测芯片和设备会增加电机控制器的成本和复杂程度。
技术实现思路
为解决现有技术存在的电机保护结构中对产品精度要求高、保护实时性较差、控制器结构复杂且成本高等缺陷，本专利技术提供一种能够不依赖于电流检测的电机堵转保护方法，大幅提升了电机堵转保护的响应速度，控制简单，易于应用。本专利技术所采用的技术方案是：一种与人共融机器人用电机堵转保护方法，在电机控制器上设置转子位置监测模块和堵转处理模块；所述转子位置监测模块每隔一定时间采集一次转子位置信号，通过转子位置信号变化判断转子位置是否发生改变，进而判断电机正常动作还是发生堵转；发现转子位置不再变化并维持预定时间后，堵转处理模块开始运行，进入相应的保护流程。根据本专利技术的技术方案，所述转子位置监测模块每隔一定时间T1采集一次转子位置信号P_Current，并设置转子位置正常更新范围为DFLT_OBSTC_DSTNC；当检测到转子位置发生改变时，则把当前转子位置信号P_Current赋值给变量P_Previous；当下一次所采集的转子位置信号P_Current’相对于变量P_Previous的变化值大于正常更新范围DFLT_OBSTC_DSTNC时，判断电机为正常运转，将当前转子位置信号P_Current’作为新的转子位置信号P_Current赋值给变量P_Previous；当转子位置信号P_Current相对于变量P_Previous的变化值小于正常更新范围DFLT_OBSTC_DSTNC时，若该状态维持预定时间T2以上，则判断电机发生堵转，堵转处理模块开始运行，进入相应的保护流程，电机停止工作。以上工作以及判断依据均可在电机控制器的MCU内编写软件实现。优选，所述转子位置监测模块通过机器人位置传感器采集转子位置信号。所述转子位置监测模块每隔一定时间T1采集一次转子位置信号，电机正常动作时，每次所检测的转子位置信号应与上一次不相同，电机正常工作状态下，转子位置信号P_Current和变量P_Previous随着电机的转动不断更新自身数值。当电机发生堵转时，转子位置不再变化，因此转子位置信号P_Current和变量P_Previous也将不再更新，考虑到实际运用中，有电机转速较慢或者位置信号误差等情况，当转子位置信号P_Current和变量P_Previous停止更新后，若该状态维持预定时间T2以上，则判断电机此时发生堵转，进入相应的保护流程，封锁PWM波输出，电机停止工作。作为本专利技术的具体实施方式，设置前一次位置信号的变量P_Previous初值为0，定义更新范围设置为DFLT_OBSTC_DSTNC，堵转判断时间为DFLT_OBSTC_TIME，设置这两个常量的主要目的在于防止出现电机堵转的误判断。可根据实际情况以及电机的运行要求，合理设计位置更新范围DFLT_OBSTC_DSTNC，堵转判断时间DFLT_OBSTC_TIME以及采集转子位置信号的周期T1。当电机正转时，读取到的转子位置信号P_Current是递增的，如果P_Current>P_Previous+DFLT_OBSTC_DSTNC，则说明电机在正向运行，然后再把P_Current赋值给变量P_Previous。因此，变量P_Previous的值即为上一周期T1中断里所采集的转子位置信号P_Current的值。如果P_Current<＝P_Previous+DFLT_OBSTC_DSTNC，且维持了堵转判断时间DFLT_OBSTC_TIME以上，则判定为电机发生了堵转，堵转处理模块开始运行，进入相应保护流程。反之，当电机反转时，读取到的转子位置信号P_Current是递减的，如果P_Previous>P_Current+DFLT_OBSTC_DSTNC，则说明电机在反向运行，然后再把P_Current赋值给变量P_Previous。因此，变量P_Previous的值即为上一周期T1中断里所采集的转子位置信号P_Current的值。如果P_Previous<＝P_Current+DFLT_OBSTC_DSTNC，且维持了堵转判断时间DFLT_OBSTC_TIME以上，则判定为电机发生了堵转，堵转处理模块开始运行，进入相应保护流程。当电机停止工作时，转子位置不更新则成为了正常状态，因此，当电机停转时，不再通过上述流程进行堵转判断，但是为了下一次电机转动时堵转判断的准确性，在电机停转过程中，P_Current和P_Previous将持续更新。本专利技术主要针对传统的的电机堵转保护方式在与人共融机器人应用中的不足而提出。本专利技术中所使用的电机堵转保护方法，应用在与人共融机器人中，最主要的特点在于无需通过检测电流来判断电机是否处于堵转状态。与人共融机器人的动力驱动主要来源于各个关节的永磁同步电机，在高精度的电机控制系统中，精准的转子位置信号必不可少，本方案就充分利用了电机控制器中这一重要信号。本专利技术的有益效果有：(1)无需通过检测电流来判断电机是否发生堵转，简化了电机控制器的硬件设计；(2)充分利用与人共融机器人所使用的高精度位置传感器，仅需要编写相关软件，即可实现堵转检测；(3)检测方式的灵活性高，可针对电机的各种不同运行工况，设计合理的检测周期，位置更新范围等参数，应用范围广。附图说明图1是本专利技术的机器人用电机堵转保护方法的基本原理示意图；图2是本专利技术的机器人用电机正转时的堵转保护工作流程图；图3是本专利技术的机器人用电机反转时的堵转保护工作流程图。具体实施方式为了便于本领域技术人员的理解，下面将结合具体实施例及附图对本专利技术的作进一步的详细说明。如图1所示，本专利技术所提供的一种与人共融机器人用电机堵转保护方法，充分利用与人共融机器人所使用的高精度位置传感器，在电机控制器上设置转子位置监测模块和堵转处理模块；所述转子位置监测模块每隔一定时间采集一次转子位置信号，通过转子位置信号变化判断转子位置是否发生改变，进而判断电机正常动作还是发生堵转；如果转子位置发生变化，判断电机为正常动作，发现转子位置不再变化并维持预定时间后，堵转处理模块开始运行，进入相应的保护流程。根据本专利技术的技术方案，所述转子位置监测模块每隔一定时间T1采集一次转子位置信号P_Current，并设置转子位置正常更新范围为DFLT_OBSTC_D本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种与人共融机器人用电机堵转保护方法，其特征在于：在电机控制器上设置转子位置监测模块和堵转处理模块；所述转子位置监测模块每隔一定时间采集一次转子位置信号；通过转子位置信号变化判断转子位置是否发生改变，进而判断电机正常动作还是发生堵转；发现转子位置不再变化并维持预定时间后，堵转处理模块开始运行，进入相应的保护流程。

【技术特征摘要】
1.一种与人共融机器人用电机堵转保护方法，其特征在于：在电机控制器上设置转子位置监测模块和堵转处理模块；所述转子位置监测模块每隔一定时间采集一次转子位置信号；通过转子位置信号变化判断转子位置是否发生改变，进而判断电机正常动作还是发生堵转；发现转子位置不再变化并维持预定时间后，堵转处理模块开始运行，进入相应的保护流程。2.根据权利要求1所述的与人共融机器人用电机堵转保护方法，其特征在于：所述转子位置监测模块每隔一定时间T1采集一次转子位置信号P_Current，并设置转子位置正常更新范围为DFLT_OBSTC_DSTNC；当检测到转子位置发生改变时，则把当前转子位置信号P_Current赋值给变量P_Previous。3.根据权利要求2所述的与人共融机器人用电机堵转保护方法，其特征在于：所述转子位置信号变化判断具体为，当下一次所采集的转子位置信号P_Current’相对于变量P_Previous的变化值大于正常...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐天啸，骆敏舟，卢钰，韦老发，
申请(专利权)人：江苏集萃智能制造技术研究所有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32