一种注塑机机械手碰撞检测方法技术

本发明专利技术公开了一种注塑机机械手碰撞检测方法，其利用采集模块采集各轴的伺服电机的数据并对数据进行滤波，在全自动运行第一模时利用标定模块根据滤波后的数据判定各轴的运动状态并标定该运动状态下的最大扭矩值和最小扭矩值，利用标定模块同时标定各轴的反馈速度和指令速度之间的速度时延，在运行后续每模时利用碰撞检测模块根据各轴的指令速度和速度时延预测实际速度和实际加速度判定各轴的运动状态，并根据各轴的运动状态、该运动状态下的最大扭矩值和最小扭矩值、检测灵敏度以及滤波后的数据识别各轴是否发生碰撞；优点是能在不改变机械手结构以及不增加机械手制造成本的情况下实现机械手与外部环境的碰撞检测，且检测精度高。检测精度高。检测精度高。

【技术实现步骤摘要】
一种注塑机机械手碰撞检测方法


[0001]本专利技术涉及一种注塑机机械手，尤其是涉及一种注塑机机械手碰撞检测方法。

技术介绍

[0002]随着塑胶行业的快速发展，注塑机机械手取得了越来越广泛的应用。注塑机机械手主要是在生产过程中代替工人完成上下料任务，其能够按照控制系统指示进入注塑机的模腔内完成指定任务，具有结构灵活、适应性强等特点，其适用于高重复性、高强度和高精度的操作。在实际的生产过程中，注塑机机械手有可能与外部环境发生碰撞，可能会造成注塑机或者机械手损坏，甚至可能威胁到工人的人生安全。因此，研究一种注塑机机械手碰撞检测方法显得尤为必要。
[0003]目前，在注塑机机械手领域内还没有相关的碰撞检测方法，而在机器人领域常用的碰撞检测方法有的是在机器人关节处安装力传感器，这种方法增加了机器人的硬件成本，同时会改变机器人的机械结构，不适合批量化使用；有的是建立机器人动力学模型，通过动力学模型预测出各关节的理论力矩，并实时计算理论力矩与实际力矩之间的力矩差值，当力矩差值超出阈值时认为发生碰撞，这种方法需要建立动力学模型，而建立过程较为复杂，并且由于动力学模型建立较为不准确，因此这种方法的检测精度较低。

技术实现思路

[0004]本专利技术所要解决的技术问题是提供一种注塑机机械手碰撞检测方法，其能够在不改变注塑机机械手的机械结构以及不增加注塑机机械手的制造成本的情况下实现注塑机机械手与外部环境的碰撞检测，且检测精度高，能够保证注塑机机械手的运行安全。
[0005]本专利技术解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种注塑机机械手碰撞检测方法，其特征在于包括以下步骤：
[0006]步骤1：在机械手控制器中设置采集模块、标定模块、碰撞检测模块；
[0007]步骤2：机械手全自动运行第一模的过程中，在每个周期内采集模块和标定模块工作，针对机械手的走行轴、左右轴和上下轴，采集模块采集各轴的伺服电机的数据并对数据进行滤波处理，标定模块根据滤波后的数据判定各轴的运动状态并标定该运动状态下的最大扭矩值和最小扭矩值，针对当前周期的具体过程为：
[0008]步骤2_1：将在当前周期内采集模块从各轴的伺服驱动器中读取的对应的伺服电机的反馈扭矩和反馈速度对应记为t
fb
和v
fb
；
[0009]步骤2_2：分别对t
fb
和v
fb
进行滤波处理，对应得到滤波处理后的滤波反馈扭矩和滤波反馈速度，对应记为t
f
和v
f
；
[0010]步骤2_3：在当前周期内标定模块根据v
f
、v
′
f
和T，计算在当前周期内各轴的伺服电机的加速度，记为a
f
，其中，若当前周期为机械手全自动运行第一模的第一个
周期，则在中令v
′
f
＝v
f
，即v
′
f
的初始值为v
f
；若当前周期不为机械手全自动运行第一模的第一个周期，则v
′
f
表示各轴的伺服电机在上一周期的反馈速度经滤波处理后得到的滤波反馈速度，T表示一个周期的时长；
[0011]步骤2_4：在当前周期内标定模块根据v
f
和a
f
，判定在当前周期内各轴的运动状态，具体为：当v
f
＞0且a
f
＞0时，判定在当前周期内对应轴处于正向加速状态；当v
f
＞0且a
f
＝0时，判定在当前周期内对应轴处于正向匀速状态；当v
f
＞0且a
f
＜0时，判定在当前周期内对应轴处于正向减速状态；当v
f
＝0且a
f
＝0时，判定在当前周期内对应轴处于静止状态；当v
f
＜0且a
f
＜0时，判定在当前周期内对应轴处于负向加速状态；当v
f
＜0且a
f
＝0时，判定在当前周期内对应轴处于负向匀速状态；当v
f
＜0且a
f
＞0时，判定在当前周期内对应轴处于负向减速状态；
[0012]步骤2_5：在当前周期内标定模块根据在当前周期内各轴的运动状态，标定该运动状态下的最大扭矩值和最小扭矩值，具体为：
[0013]在当前周期内对应轴处于正向加速状态时，标定正向加速状态下的最大扭矩值和最小扭矩值，记为t
pamax
和t
pamin
，若当前周期为机械手全自动运行第一模过程中第一次正向加速状态下扭矩标定，则令t
pamax
＝t
f
、t
pamin
＝t
f
，若当前周期不为机械手全自动运行第一模过程中第一次正向加速状态下扭矩标定，则如果t
f
＞t'
pamax
，那么更新t
pamax
的值，令t
pamax
＝t
f
，保持t
pamin
的值不变，即令t
pamin
＝t'
pamin
；如果t
f
＜t'
pamin
，那么更新t
pamin
的值，令t
pamin
＝t
f
，保持t
pamax
的值不变，即令t
pamax
＝t'
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；如果t'
pamin
≤t
f
≤t'
pamax
，那么保持t
pamax
和t
pamin
的值不变，即令t
pamax
＝t'
pamax
、t
pamin
＝t'
pamin
；其中，t'
pamax
表示上一次标定的正向加速状态下的最大扭矩值，t'
pamin
表示上一次标定的正向加速状态下的最小扭矩值；
[0014]在当前周期内对应轴处于正向匀速状态时，标定正向匀速状态下的最大扭矩值和最小扭矩值，记为t
pcmax
和t
pcmin
，若当前周期为机械手全自动运行第一模过程中第一次正向匀速状态下扭矩标定，则令t
pcmax
＝t
f
、t
pcmin
＝t
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，若当前周期不为机械手全自动运行第一模过程中第一次正向匀速状态下扭矩标定，则如果t
f
＞t'
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，那么更新t
pcmax
的值，令t
pcmax
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pcmin
的值不变本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种注塑机机械手碰撞检测方法，其特征在于包括以下步骤：步骤1：在机械手控制器中设置采集模块、标定模块、碰撞检测模块；步骤2：机械手全自动运行第一模的过程中，在每个周期内采集模块和标定模块工作，针对机械手的走行轴、左右轴和上下轴，采集模块采集各轴的伺服电机的数据并对数据进行滤波处理，标定模块根据滤波后的数据判定各轴的运动状态并标定该运动状态下的最大扭矩值和最小扭矩值，针对当前周期的具体过程为：步骤2_1：将在当前周期内采集模块从各轴的伺服驱动器中读取的对应的伺服电机的反馈扭矩和反馈速度对应记为t
fb
和v
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；步骤2_2：分别对t
fb
和v
fb
进行滤波处理，对应得到滤波处理后的滤波反馈扭矩和滤波反馈速度，对应记为t
f
和v
f
；步骤2_3：在当前周期内标定模块根据v
f
、v
′
f
和T，计算在当前周期内各轴的伺服电机的加速度，记为a
f
，其中，若当前周期为机械手全自动运行第一模的第一个周期，则在中令v
′
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＝v
f
，即v
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的初始值为v
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；若当前周期不为机械手全自动运行第一模的第一个周期，则v
′
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表示各轴的伺服电机在上一周期的反馈速度经滤波处理后得到的滤波反馈速度，T表示一个周期的时长；步骤2_4：在当前周期内标定模块根据v
f
和a
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，判定在当前周期内各轴的运动状态，具体为：当v
f
＞0且a
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＞0时，判定在当前周期内对应轴处于正向加速状态；当v
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＞0且a
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＜0且a
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＝0时，判定在当前周期内对应轴处于负向匀速状态；当v
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＜0且a
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＞0时，判定在当前周期内对应轴处于负向减速状态；步骤2_5：在当前周期内标定模块根据在当前周期内各轴的运动状态，标定该运动状态下的最大扭矩值和最小扭矩值，具体为：在当前周期内对应轴处于正向加速状态时，标定正向加速状态下的最大扭矩值和最小扭矩值，记为t
pamax
和t
pamin
，若当前周期为机械手全自动运行第一模过程中第一次正向加速状态下扭矩标定，则令t
pamax
＝t
f
、t
pamin
＝t
f
，若当前周期不为机械手全自动运行第一模过程中第一次正向加速状态下扭矩标定，则如果t
f
＞t'
pamax
，那么更新t
pamax
的值，令t
pamax
＝t
f
，保持t
pamin
的值不变，即令t
pamin
＝t'
pamin
；如果t
f
＜t'
pamin
，那么更新t
pamin
的值，令t
pamin
＝t
f
，保持t
pamax
的值不变，即令t
pamax
＝t'
pamax
；如果t'
pamin
≤t
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，那么保持t
pamax
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的值不变，即令t
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＝t'
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；其中，t'
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表示上一次标定的正向加速状态下的最大扭矩值，t'
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表示上一次标定的正向加速状态下的最小扭矩值；在当前周期内对应轴处于正向匀速状态时，标定正向匀速状态下的最大扭矩值和最小扭矩值，记为t
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，若当前周期为机械手全自动运行第一模过程中第一次正向匀速状态下扭矩标定，则令t
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＞t'
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，那么更新t
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，保持t
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的值不变，即令t
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；如果t
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，那么更新t
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，保
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的值不变，即令t
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表示上一次标定的正向匀速状态下的最小扭矩值；在当前周期内对应轴处于正向减速状态时，标定正向减速状态下的最大扭矩值和最小扭矩值，记为t
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smax
和t
smin
，若当前周期为机械手全自动运行第一模过程中第一次静止状态下扭矩标定，则令t
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，若当前周期不为机械手全自动运行第一模过程中第一次静止状态下扭矩标定，则如果t
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；其中，t'
smax
表示上一次标定的静止状态下的最大扭矩值，t'
smin
表示上一次标定的静止状态下的最小扭矩值；在当前周期内对应轴处于负向加速状态时，标定负向加速状态下的最大扭矩值和最小扭矩值，记为t
namax
和t
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，若当前周期为机械手全自动运行第一模过程中第一次负向加速状态下扭矩标定，则令t
namax
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表示上一次标定的负向加速状态下的最小扭矩值；在当前周期内对应轴处于负向匀速状态时，标定负向匀速状态下的最大扭矩值和最小扭矩值，记为t
ncmax
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，若当前周期为机械手全自动运行第一模过程中第一次负向匀速状态下扭矩标定，则令t
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【专利技术属性】
技术研发人员：汤海天，胡天恩，张奇之，顾晓栋，李航，
申请(专利权)人：宁波安信数控技术有限公司，
类型：发明
国别省市：