【技术实现步骤摘要】
一种机器人多电机驱动系统及其控制方法
[0001]本专利技术属于电机控制领域，具体涉及一种机器人多电机驱动系统及其控制方法。
技术介绍
[0002]电机驱动系统作为电驱动机器人的执行部件，对机器人本体的性能表现具有重要的作用。例如大型仿人双足机器人对电机驱动系统的转矩有较高要求，尤其是膝关节。为提高驱动系统的转矩输出能力，通常采用高减速比的减速器来实现，但高减速比减速器会导致驱动系统输出转速变低，动态响应变慢，会影响了机器人的动态性能。
[0003]为提高机器人的动态性能，目前有研究者采用大功率大转矩电机配合低减速比的减速器来实现，如Cassie双足机器人。这种方案可以提高了机器人的动态性能，但会导致电机尺寸较大；考虑到双足机器人一般通过连杆连接，内部空间有限，这种方案会影响结构安装和外观；另外这种大功率大转矩电机一般电流也很大，对驱动器性能和系统散热也提出了更高的要求。
[0004]为提升机器人关节转矩，也可以考虑采用多电机冗余驱动单个关节来提高。在多电机驱动方面，中国专利号CN204858871U提出了一...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种机器人多电机驱动系统，其特征在于，该系统包括同步带传动装置、减速装置、多电机驱动器和多个永磁无刷电机；多个永磁无刷电机、同步带传动装置、减速装置均集成在机器人肢体结构内部，多个永磁无刷电机和减速装置分别固定在机器人肢体结构的不同位置上，并通过所述同步带传动装置连接；所述减速装置的输出用于驱动机器人关节；所述多电机驱动器与多个电机电连接，用于控制各个电机；所述多电机驱动器包括检测模块、功率驱动模块和控制器模块；所述检测模块包括电流检测模块、母线电压检测模块和多个位置检测模块，分别用于检测电机三相电流、母线电压、每个电机的转子位置和驱动系统输出位置，并发送给控制器模块；所述控制器模块接收机器人中央控制器发送的控制信号，以及所述检测模块采集的信号，进行处理后输出PWM信号给功率驱动模块，来控制多个电机转动；所述功率驱动模块用于接收控制器模块输出的PWM信号，并将其转化为多个功率信号，来驱动多个电机协同工作。2.根据权利要求1所述的机器人多电机驱动系统，其特征在于，所述传动装置为同步带传动；所述减速装置为行星减速器、摆线减速器或谐波减速器。3.根据权利要求1所述的机器人多电机驱动系统，其特征在于，所述功率驱动模块包括功率开关管驱动电路，以及由MOS或IGBT功率开关管组成的三相全桥电路。4.一种如权利要求1所述的机器人多电机驱动系统的控制方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：S1：所述控制器模块接收机器人中央控制器发送的控制模式和指令，得到驱动系统运行模式，所述运行模式为转矩模式、转速模式或位置模式；S2：根据驱动系统运行模式，控制器模块进行多电机协同控制，得到各电机的运行模式和对应的指令，具体为：当驱动系统为转矩模式时，各个电机均运行转矩控制模式；当驱动系统为转速模式时，任选所有电机中的一个作为主电机，其他电机为从电机，主电机运行转速控制模式，从电机运行转矩控制模式；当驱动系统为位置模式时，任选所有电机中的一个作为主电机，其他电机为从电机，主电机运行位置控制模式，从电机运行转矩控制模式；S3：控制器模块根据各电机的控制模式，执行相应的电机控制算法，控制各电机转动。5.根据权利要求4所述的机器人多电机驱动系统的控制方法，其特征在于，当驱动系统为转矩模式时，具体操作步骤如下：（1）计算各电机相应的转矩控制指令T
i
，计算公式如下：其中，1≤i≤n，n为驱动系统中的电机总数；T
*
为中央控制器发送过来的驱动系统输出转矩指令；D代表驱动系统的减速比，D=D1*D2，其中D1为同步带减速比，D2为减速装置减速比；
（2）计算各电机的电流指令I
i
= f(T
i
)；其中，函数f(T)根据电机手册中电流转矩曲线或者离线测试得到；（3）控制器模块根据检测模块测量当前各电机相电流，经过坐标变换处理后得到反馈电流；（4）控制器模块根据各电机的电流指令和反馈电流值，执行电流闭环控...
【专利技术属性】
技术研发人员：华强，周伟刚，姚运昌，程超，孔令雨，谢安桓，张丹，
申请(专利权)人：之江实验室，
类型：发明
国别省市：
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