温度控制方法、系统以及机器人的驱动系统技术方案

本发明专利技术公开了一种温度控制方法、系统以及机器人的驱动系统。其中，温度控制方法包括：建立驱动器对应的热力学模型，所述驱动器包括电机绕组，所述热力学模型用于获取所述电机绕组的预测温度；根据所述热力学模型以及所述电机绕组在当前时刻的实际温度获取所述电机绕组在下一时刻的预测温度；根据所述预测温度控制所述电机绕组的电流大小，以使得所述电机绕组在下一时刻的实际温度不大于所述电机绕组的最大允许温度。本发明专利技术在防止电机烧坏、保证电机寿命的同时，允许电机在最大限度的段时间上过载运行，提高了电机的输出功率，进而提高了驱动器的输出功率；此外，本发明专利技术无需引入新的硬件，且可以保证驱动器在多种工况下安全运行。行。行。

【技术实现步骤摘要】
温度控制方法、系统以及机器人的驱动系统


[0001]本专利技术涉及控制
，尤其涉及一种温度控制方法、系统以及机器人的驱动系统。

技术介绍

[0002]随着科学技术的不断发展，人们的生活水平不断提高，机器人已经成为人们生活中和工作中不可或缺的一部分。目前，机器人已经广泛应用在工业、医疗、教育等领域，随着机器人的广泛应用，机器人驱动器的性能提升得到了业界的广泛关注。机器人驱动器的输出功率直接决定着机器人的性能，例如机器人的负载能力完全取决于驱动器输出功率的大小。因此，在机器人领域中，许多学者致力于高功率输出的驱动器的研究。
[0003]目前研究比较热门的是协作机器人领域中高功率密度的机器人关节驱动器，高功率密度意味着驱动器在具有较小的体积、较轻的质量的情况下，可以输出较大的功率。驱动器在输出较大的功率时，通常配置了大功率输出的电机，然而大功率输出的电机体积较大、质量较重，从而导致驱动器的体积以及质量上的增加。但是，机器人旋转驱动器关节在机器人的应用中很多时候不需要持续高功率输出，很多时候仅需在短时间内输出高功率，通常额定输出功率较小的电机即可满足瞬间高功率输出，而电机输出功率的限制大部分是因为驱动器应用了传统的电流保护，即不允许电机超过额定电流运行，从而在很大程度上抑制了电机的性能。
[0004]为了保证电机不被损坏，电机保护策略通常分为硬件保护和软件保护，硬件保护主要是在电机电路中引入过热保护器，在电机电流达到一定的值时熔断断电，另一种是在电机内部安装热敏电阻，通过软件控制的方式实现电机绕组的过热保护，但是此种方法不仅会使电机的体积增大、成本增高，而且因为传热过程存在时延，导致精确性比较差；软件保护通常是在软件中控制电流的大小，防止电流超过额定电流，该方法实现简单，保护效果较好，但是在实际应用中很大程度上抑制了电机的性能。

技术实现思路

[0005]本专利技术要解决的技术问题是为了克服现有技术中传统电流保护策略抑制了电机性能的缺陷，提供一种温度控制方法、系统以及机器人的驱动系统。
[0006]本专利技术是通过下述技术方案来解决上述技术问题：
[0007]一种温度控制方法，包括：
[0008]建立驱动器对应的热力学模型，所述驱动器包括电机绕组，所述热力学模型用于获取所述电机绕组的预测温度；
[0009]根据所述热力学模型以及所述电机绕组在当前时刻的实际温度获取所述电机绕组在下一时刻的预测温度；
[0010]根据所述预测温度控制所述电机绕组的电流大小，以使得所述电机绕组在下一时刻的实际温度不大于所述电机绕组的最大允许温度。
[0011]较佳地，所述建立驱动器对应的热力学模型包括：
[0012]建立所述驱动器的热传递过程对应的等效电路图，其中，所述热传递过程中的热通量对应所述等效电路图中的电流，所述热传递过程中的热容对应所述等效电路图中的电容，所述热传递过程中的热阻对应所述等效电路图中的电阻；
[0013]根据所述等效电路图建立所述热力学模型。
[0014]较佳地，所述根据所述等效电路图建立所述热力学模型包括：
[0015]根据所述等效电路图、所述电机绕组的热损耗表达式以及所述电机绕组的电阻温度变化特性建立所述热力学模型。
[0016]较佳地，所述根据所述预测温度控制所述电机绕组的电流大小包括：
[0017]根据所述预测温度和PID控制算法控制所述电机绕组的电流大小。
[0018]一种温度控制系统，包括：
[0019]建立模块，用于建立驱动器对应的热力学模型，所述驱动器包括电机绕组，所述热力学模型用于获取所述电机绕组的预测温度；
[0020]获取模块，用于根据所述热力学模型以及所述电机绕组在当前时刻的实际温度获取所述电机绕组在下一时刻的预测温度；
[0021]控制模块，用于根据所述预测温度控制所述电机绕组的电流大小，以使得所述电机绕组在下一时刻的实际温度不大于所述电机绕组的最大允许温度。
[0022]较佳地，所述建立模块包括：
[0023]第一建立单元，用于建立所述驱动器的热传递过程对应的等效电路图，其中，所述热传递过程中的热通量对应所述等效电路图中的电流，所述热传递过程中的热容对应所述等效电路图中的电容，所述热传递过程中的热阻对应所述等效电路图中的电阻；
[0024]第二建立单元，用于根据所述等效电路图建立所述热力学模型；
[0025]和/或，
[0026]所述控制模块具体用于根据所述预测温度和PID控制算法控制所述电机绕组的电流大小。
[0027]一种机器人的驱动系统，所述机器人包括驱动器，所述驱动系统包括上述任一种温度控制系统。
[0028]一种计算机程序产品，包括计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现上述任一种温度控制方法的步骤。
[0029]一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述任一种温度控制方法。
[0030]一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述任一种温度控制方法的步骤。
[0031]本专利技术的积极进步效果在于：本专利技术根据驱动器对应的热力学模型以及驱动器中电机绕组在当前时刻的实际温度来获取电机绕组在下一时刻的预测温度，进而根据获取得到的预测温度控制电机绕组的电流大小，以将电机绕组在下一时刻的温度控制在电机绕组的最大允许温度以下。基于此，一方面，本专利技术在防止电机烧坏、保证电机寿命的同时，允许电机在最大限度的段时间上过载运行，提高了电机的输出功率，可以使得电机最大程度地发挥出其性能，从而使得驱动器在不改变体积和重量的情况下可以输出较高的功率，增加
了驱动器的功率密度；另一方面，本专利技术无需引入新的硬件，也就无需增加额外的成本，此外，本专利技术更加安全高效，可以保证驱动器在多种工况下安全运行。
附图说明
[0032]图1为根据本专利技术实施例1的温度控制方法的流程图。
[0033]图2为根据本专利技术实施例1的温度控制方法中的驱动器的热传递过程对应的等效电路图。
[0034]图3为根据本专利技术实施例1的温度控制方法中的热力学模型获得的预测温度曲线。
[0035]图4为根据本专利技术实施例1的温度控制方法获得的电机绕组的温度控制曲线。
[0036]图5为根据本专利技术实施例1的温度控制方法获得的电机绕组的电流变化曲线。
[0037]图6为根据本专利技术实施例2的温度控制系统的模块示意图。
[0038]图7为根据本专利技术实施例5的电子设备的结构示意图。
具体实施方式
[0039]下面通过实施例的方式进一步说明本专利技术，但并不因此将本专利技术限制在所述的实施例范围之中。
[0040]实施例1
[0041]本实施例提供一种温度控制方法，具体地，本实施例的温度控制方法可以应用于机器人的驱动器，更进一步地，可以应用于机器人关节本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种温度控制方法，其特征在于，包括：建立驱动器对应的热力学模型，所述驱动器包括电机绕组，所述热力学模型用于获取所述电机绕组的预测温度；根据所述热力学模型以及所述电机绕组在当前时刻的实际温度获取所述电机绕组在下一时刻的预测温度；根据所述预测温度控制所述电机绕组的电流大小，以使得所述电机绕组在下一时刻的实际温度不大于所述电机绕组的最大允许温度。2.如权利要求1所述的温度控制方法，其特征在于，所述建立驱动器对应的热力学模型包括：建立所述驱动器的热传递过程对应的等效电路图，其中，所述热传递过程中的热通量对应所述等效电路图中的电流，所述热传递过程中的热容对应所述等效电路图中的电容，所述热传递过程中的热阻对应所述等效电路图中的电阻；根据所述等效电路图建立所述热力学模型。3.如权利要求2所述的温度控制方法，其特征在于，所述根据所述等效电路图建立所述热力学模型包括：根据所述等效电路图、所述电机绕组的热损耗表达式以及所述电机绕组的电阻温度变化特性建立所述热力学模型。4.如权利要求2所述的温度控制方法，其特征在于，所述根据所述预测温度控制所述电机绕组的电流大小包括：根据所述预测温度和PID控制算法控制所述电机绕组的电流大小。5.一种温度控制系统，其特征在于，包括：建立模块，用于建立驱动器对应的热力学模型，所述驱动器包括电机绕组，所述热力学模型用于获取所述电机绕组的预测温度；获取模块，用于根据所述热力学模型以及所述电...

【专利技术属性】
技术研发人员：严作海，单新平，
申请(专利权)人：杭州新剑机器人技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：