基于双电机的机器人末端夹持控制装置及方法制造方法及图纸

一种基于双电机的机器人末端夹持控制装置及方法，涉及机械臂末端夹持控制装置的技术领域。本发明专利技术的电机控制器一、电机一、减速机一、夹具一、电机控制器二、电机二、减速机二、夹具二等采用常规连接方式；上位机和采用速度控制模式的电机控制器一、电机控制器二采用现场总线进行信息交换；本发明专利技术的第一阶段为夹具接近被夹持物体，第二阶段为夹紧被夹持物体，并控制夹具夹紧力相同。本发明专利技术通过将实际转矩引入到闭环控制系统，自动完成未知尺寸的物体夹持，无需另外增加传感器，通过调整力速转换系统调整首次夹具与物体的接触力，可实时调整夹持力的大小，利用系统自带电机编码器，进行被夹持物体的尺寸测量。

Robot end clamping control device and method based on double motor

The utility model relates to a robot end clamping control device and a method based on a double motor, which relates to the technical field of a mechanical arm end clamping control device. The motor controller I, motor I, reducer I, clamp I, motor controller II, motor II, reducer II and clamp II of the invention adopt the conventional connection mode; the upper computer and the motor controller I and motor controller II adopting the speed control mode adopt the field bus for information exchange; the first stage of the invention is that the clamp is close to the clamped object, and the second stage is that the clamp is close to the clamped object Clamp the clamped object and control the same clamping force of the clamp. By introducing the actual torque into the closed-loop control system, the invention can automatically complete the object clamping of unknown size without additional sensors. By adjusting the force speed conversion system to adjust the contact force between the first clamp and the object, the size of the clamping force can be adjusted in real time, and the size of the clamped object can be measured by using the system's own motor encoder.

【技术实现步骤摘要】
基于双电机的机器人末端夹持控制装置及方法
本专利技术机械臂末端夹持控制装置的
，尤其涉及基于双电机的机器人末端夹持控制装置及方法的

技术介绍
夹持机构是机器人(机械臂)等应用场合的常见末端执行机构，在码垛、分拣等场合具有广泛的应用场景。目前夹持器常见的依据负载、环境条件等因素采用气动、液压、电机等驱动方式，夹持系统针对不同的应用场景所需要的控制要求差别也较大，通常采用固定夹持力进行控制相对较多，当被夹持物体发生改变时，夹持器就需要更换；而且有时会出现夹持力不稳定，物体有脱落可能。随动技术的发展及应用需求的发展，这种方式已难以满足现实需求。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是：针对现有技术的缺陷，提供一种基于双电机的机器人末端夹持控制装置及方法，实现具备夹持物体的自动检测、夹持力可控及夹持力均衡控制等功能的双电机驱动夹持机构控制系统。本专利技术为解决上述技术问题采用以下技术方案：一种基于双电机的机器人末端夹持控制装置，包括上位机、电机控制器一、电机一、减速机一、夹具一、电机控制器二、电机二、减速机二、夹具二；电机控制器一、电机一、减速机一、夹具一等相互采用是常规连接方式；电机控制器二、电机二、减速机二、夹具二等相互采用常规连接方式；作为本专利技术的进一步优选方案，上位机和电机控制器一、电机控制器二采用现场总线进行信息交换；上位机中包括速度指令一、速度指令二、控制单元、夹持尺寸计算等；速度指令一通过现场总线传输给速度控制一；速度指令二通过现场总线传输给速度控制二；控制单元通过现场总线接收实际转矩一和实际转矩二；夹持尺寸计算通过现场总线接收位置反馈一和位置反馈二。本专利技术的上位机夹持尺寸计算是在双电机完成夹持后，分别记录位置反馈一和位置反馈二的值，根据减速机一、减速机二、夹持器的物理尺寸等计算被夹持的物体的尺寸。作为本专利技术的进一步优选方案，本专利技术上位机的控制单元包括速度设定值、功能选择、选择开关一、选择开关二、从电机控制器一读取的实际转矩一、从电机控制器二读取的实际转矩二、输出到电机控制器一的速度指令一、输出到电机控制器二的速度指令二、力速转换一、力速转换二等。需要说明的是所述的实际转矩一、实际转矩二均以夹紧时转矩符号为正进行计算。本专利技术的夹持过程分两个阶段，第一阶段为夹具一、夹具二接近被夹持物体，第二阶段为夹紧被夹持物体，并控制夹具一、夹具二的夹紧力相同。一种基于双电机的机器人末端夹持控制方法，包括两个阶段：第一阶段为夹具一、夹具二接近被夹持物体，设速度设定值为S1，夹具一的控制原理为，夹具一的力速转换一Km1、夹具一的实际力矩一M1，当夹具一碰到被夹持物体时产生的实际力矩一M1满足式(1)时，电机一停止转动，依据实际需求调整Km1，实现对首次夹具一接触被夹持物体的力大小控制；S1-M1×Km1＝0(1)夹具二的控制原理为，设夹具二的力速转换二Km2、夹具二的实际力矩二M2，依据控制原理，当夹具二碰到被夹持物体时产生的实际力矩二M2满足式(2)时，电机二停止转动，依据实际需求调整Km2，实现对首次夹具二接触被夹持物体的力大小控制；S1-M2×Km2＝0(2)第二阶段为夹紧被夹持物体，并控制夹具一、夹具二的夹紧力相同。一种基于双电机的机器人末端夹持控制装置的控制过程为：1)功能选择将选择开关一置为输入1有效，功能选择将选择开关二置为输入1有效；2)设定速度设定值，此时电机控制器一、电机控制器二分别控制电机一、电机二转动，夹具一、夹具二分别接近被夹持物体；3)当夹具一满足S1-M1×Km1＝0，电机一停止转到；当夹具二满足S1-M2×Km2＝0，电机二停止转到；4)依据需要重新设定速度设定值，以改变夹持力的大小，速度设置值与夹持力大小的关系按式(1)、式(2)计算，保持速度设定值不变或功能选择将选择开关一置为输入2有效，此时将实际转矩一和实际转矩二进行求差，求差后与实际转矩一求和，通过选择开关一输出，当实际转矩一和实际转矩二不相等时，自动修正；5)功能选择将选择开关二置为输入2有效，此时将实际转矩一和实际转矩二进行求差，求差后与实际转矩一求和，通过选择开关二输出，当实际转矩一和实际转矩二不相等时，自动修正；6)待系统夹紧稳定后，完成物体的夹持控制。本专利技术采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：(1)本专利技术的基于双电机的机器人末端夹持控制装置通过一个电机控制一个夹具，通过将实际转矩引入到闭环控制系统，自动完成未知尺寸的物体夹持，无需另外增加传感器，且可以通过调整力速转换系统调整首次夹具与物体的接触力，且可实时调整夹持力的大小。(2)本专利技术的控制方法通过引入了夹持力均衡的控制算法，以保证两个夹具的夹持力相等，以保证夹持夹具夹起物体因为夹持力的不对称导致夹具的姿态变化等。(3)本专利技术的装置保留了电机控制器的控制回路结构，不进行任何的控制结构调整，采用通用电机控制器即可以完成控制，方便依据需求在更广泛的范围进行驱动器的选择。(4)本专利技术的系统利用系统自带电机编码器，进行被夹持物体的尺寸测量，提供给物体分拣、码垛等系统中下一步工序使用。(5)本专利技术利用对夹具夹持力的修正和调整，实现了夹持力稳定，避免出现夹持后脱落的情况。附图说明图1为本专利技术的基于双电机的机器人末端夹持控制系统组成框图。图2为本专利技术的基于双电机的机器人末端夹持控制系统上位机功能块及与电机控制器一、电机控制器二的信息交换示意图。图3为本专利技术的上位机的控制单元功能框图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的技术方案做进一步的详细说明：附图1是基于双电机的机器人末端夹持控制系统组成框图，包括上位机、电机控制器一、电机一、减速机一、夹具一、电机控制器二、电机二、减速机二、夹具二；所述的电机控制器一、电机一、减速机一、夹具一等相互采用是常规连接方式；所述的电机控制器二、电机二、减速机二、夹具二等相互采用常规连接方式；作为本专利技术的进一步优选方案，所述上位机和电机控制器一、电机控制器二采用现场总线进行信息交换；所述的电机控制器一、电机控制器二配置为速度控制模式。附图2是基于双电机的机器人末端夹持控制系统上位机功能块及与电机控制器一、电机控制器二的信息交换示意图，所述的上位机中包括速度指令一、速度指令二、控制单元、夹持尺寸计算等；所述的速度指令一通过现场总线传输给速度控制一；所述的速度指令二通过现场总线传输给速度控制二；所述的控制单元通过现场总线接收实际转矩一和实际转矩二；所述的夹持尺寸计算通过现场总线接收位置反馈一和位置反馈二。所述上位机夹持尺寸计算是在双电机完成夹持后，分别记录位置反馈一和位置反馈二的值，根据减速机一、减速机二、夹持器的物理尺寸等计算被夹持的物体的尺寸。附图3是上位机的控制单元功能框图，所述上位机的控制单元包括速度设定值、功能选择、选择开关一、选择开关二、从电机控制器一读取的实际转本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于双电机的机器人末端夹持控制装置，其特征在于：包括上位机、电机控制器一、电机一、减速机一、夹具一、电机控制器二、电机二、减速机二、夹具二；所述的电机控制器一、电机一、减速机一、夹具一采用常规连接方式；所述的电机控制器二、电机二、减速机二、夹具二采用常规连接方式；所述上位机分别与采用速度控制模式的电机控制器一、电机控制器二采用现场总线进行信息交换。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于双电机的机器人末端夹持控制装置，其特征在于：包括上位机、电机控制器一、电机一、减速机一、夹具一、电机控制器二、电机二、减速机二、夹具二；所述的电机控制器一、电机一、减速机一、夹具一采用常规连接方式；所述的电机控制器二、电机二、减速机二、夹具二采用常规连接方式；所述上位机分别与采用速度控制模式的电机控制器一、电机控制器二采用现场总线进行信息交换。


2.根据权利要求1所述的基于双电机的机器人末端夹持控制装置，其特征在于：上述上位机包括速度指令一、速度指令二、控制单元、夹持尺寸计算；速度指令一通过现场总线与电机控制器一的速度控制一连接；速度指令二通过现场总线与电机控制器二的速度控制二连接；控制单元通过现场总线接收电机控制器一的实际转矩一和电机控制器二的实际转矩二；夹持尺寸计算通过现场总线接收电机控制器一的位置反馈一和电机控制器二的位置反馈二。


3.根据权利要求2所述的基于双电机的机器人末端夹持控制装置，其特征在于：上述上位机夹持尺寸计算是在夹具一、夹具二完成夹持后，分别记录位置反馈一和位置反馈二的值，根据减速机一、减速机二、夹持器的物理尺寸计算被夹持的物体的尺寸。


4.根据权利要求2所述的基于双电机的机器人末端夹持控制装置，其特征在于：上述上位机控制单元包括：用于读取夹具一夹紧时的实际转矩一，用于读取夹具二夹紧时的实际转矩二；用于判断实际转矩一数值的选择开关一，用于判断实际转矩二数值的选择开关二；用于读取选择开关一的结果并对电机控制器发出速度指令一的力速转换一，用于读取选择开关二的结果并对电机控制器发出速度指令二的力速转换二。


5.基于权利要求1至4任一项所述的基于双电机的机器人末端夹持控制装置的方法，其特征在于：包括两个阶段：
第一阶段为夹具一、夹具二接近...

【专利技术属性】
技术研发人员：万其，刘卓，丁飞，李振华，马苗苗，丁加兰，陈桂，
申请(专利权)人：南京工程学院，
类型：发明
国别省市：江苏;32