一种多轴机械臂的振动检测装置和方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种多轴机械臂的振动检测装置和方法，所述多轴机械臂的振动检测装置包括若干检测单元和信息处理单元。其中，每一检测单元对应安装于多轴机械臂的一连杆上，检测单元包括加速度传感器，检测单元通过加速度传感器获取连杆的检测信号；信息处理单元分别与若干检测单元通信连接，其中，信息处理单元用于对若干检测单元获取的若干检测信号分别进行时频分析以形成若干时频分析结果，并基于若干时频分析结果与预设条件判断对应的连杆是否具有振动。本发明专利技术解决了现有技术中外加力矩传感器或多自由度传感器导致检测成本较高以及利用算法需要进行高精度建模的问题。及利用算法需要进行高精度建模的问题。及利用算法需要进行高精度建模的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种多轴机械臂的振动检测装置和方法


[0001]本专利技术涉及机器人
，尤其涉及一种多轴机械臂的振动检测装置和方法。

技术介绍

[0002]多轴机械臂在实际运行作业过程中，通常会发生振动从而造成安全隐患，如机械臂本体发生振动、机械臂本体与外物碰撞引发的振动。机械臂本体发生振动源于机械臂本身机电一体系统的特性，机械臂会因为关节电机驱动控制因素、负载变化因素等引起机械臂本体发生振动，甚至共振；机械臂本体与外物碰撞引发的振动源于机械臂存在一定的作业空间范围，作业空间可能随时有人、物的存在、意外侵入等，从而易导致机械臂与外部物体发生碰撞。因此，在这种情况下，需要在振动发生时或碰撞发生时快速、及时地对振动或碰撞进行检测，从而使控制系统立即采取相应的措施，提升系统运行的安全性。
[0003]现有技术中对振动的检测方式大多为外加传感器检测外力碰撞及其引发的振动、利用软件算法估算外力碰撞及其引发的振动或在机械臂的内部设置相应的算法以抑制机械臂自身的振动。但是在通过外加传感器检测外力的情况下，现有的机械臂通常在机械臂上添加多个力矩传感器或至少一个多自由度传感器来检测外力碰撞，但由于力矩传感器或多自由度传感器价格比较昂贵，无疑增加了多轴机械臂的生产成本；而采用软件算法估算外力则需要提高建模的精度和准确性，在实际实现过程中还存在诸多问题。因此，亟需一种低成本、易实现的多轴机械臂的振动检测装置或方法。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本专利技术实施例提供一种多轴机械臂的振动检测装置和方法。
[0005]本专利技术实施例提供以下技术方案：
[0006]本专利技术实施例的一种多轴机械臂的振动检测装置，包括：
[0007]若干检测单元，每一所述检测单元对应安装于多轴机械臂的一连杆上，所述检测单元包括加速度传感器，所述检测单元通过所述加速度传感器获取所述连杆的原始数据信号；
[0008]信息处理单元，所述信息处理单元分别与若干所述检测单元通信连接，其中，所述信息处理单元用于对若干所述检测单元获取的若干原始数据信号分别进行时频分析以形成若干时频分析结果，并基于若干所述时频分析结果与预设条件判断对应的所述连杆是否具有振动。
[0009]本专利技术实施例的一种多轴机械臂的振动检测方法，包括：
[0010]获取多轴机械臂上每一连杆的原始数据信号，其中，所述原始数据信号为每一检测单元的加速度传感器获取到的加速度信息；
[0011]获取所述信息处理单元对所有所述原始数据信号分别进行时频分析后形成的所有时频分析结果，基于所述所有时频分析结果和预设条件判断对应的所述连杆是否具有振动，其中，所有所述原始数据信号为所有所述检测单元发送给所述信息处理单元的所述加
速度信息。
[0012]进一步地，获取所述信息处理单元对所有所述原始数据信号分别进行时频分析后形成的所有时频分析结果，基于所述所有时频分析结果和预设条件判断对应的所述连杆是否具有振动包括：
[0013]对所有所述原始数据信号分别进行频域分析，以获取所有频域分析结果；
[0014]基于所有所述频域分析结果获取所有与所述频域分析结果相对应的信号能量值；
[0015]基于所有所述信号能量值获取信号能量最大值，并在所述信号能量最大值大于门槛值Eset的情况下，判定所述信号能量最大值对应的所述检测单元所在的连杆发生外力碰撞。
[0016]进一步地，在基于所有所述频域分析结果获取所有与所述频域分析结果相对应的信号能量值中，所述频域分析结果包括所述原始数据信号进行频域分析后，在指定时间段内X轴方向的幅值Ax、所述幅值Ax对应的频率fx、Z轴方向的幅值Az和所述幅值Az对应的频率fz，所述信号能量值包括所述原始数据信号在指定时间段内X轴方向的信号能量值E
x
和Z轴方向的信号能量值E
z
；
[0017]计算信号能量值E
x
和信号能量值E
z
的公式为：
[0018][0019][0020]其中，Δf为设定的频率范围。
[0021]进一步地，在基于所有所述频域分析结果获取所有与所述频域分析结果相对应的信号能量值之后，还包括：
[0022]基于所有所述信号能量值获取所有合成信号能量值，基于所有所述合成信号能量值获取合成信号能量最大值，在所述合成信号能量最大值大于门槛值Exz_set的情况下，判定所述合成信号能量最大值对应的所述连杆发生外力碰撞。
[0023]进一步地，在基于所有所述信号能量值获取所有合成信号能量值中，所述合成信号能量值的计算公式为：
[0024][0025]其中，E
x
为所述原始数据信号在指定时间段内的X轴方向的信号能量值，E
z
为所述原始数据信号在指定时间段内的Z轴方向的信号能量值，E
xz
为所述原始数据信号在指定时间段内的XZ平面上的合成信号能量值。
[0026]进一步地，获取所述信息处理单元对所有所述原始数据信号分别进行时频分析后形成的所有时频分析结果，基于所述所有时频分析结果和预设条件判断对应的所述连杆是否具有振动包括：
[0027]对每一所述原始数据信号分别进行频域分析，以获取所有频域分析结果，其中，所述频域分析结果包括在对所述原始数据信号进行频域分析后，在若干指定时间段内获取若
干在X轴方向上的幅值Ax和若干所述幅值Ax对应的若干频率fx以及在若干所述指定时间段内获取若干在Z轴方向上的幅值Az和若干所述幅值Az对应的若干频率fz；
[0028]将大于幅值设定值Ax_set的若干所述幅值Ax组成幅值序列，并将大于所述幅值设定值Ax_set的若干所述幅值Ax对应的若干所述频率fx组成频率序列；
[0029]基于所述幅值序列获取若干幅值变化量，基于所述频率序列获取若干频率变化量；
[0030]基于若干所述幅值变化量获取幅值变化量总和，基于若干所述频率变化量获取频率变化量总和；
[0031]在所述幅值变化量总和小于门槛值ΔAx_limit且所述频率变化量总和小于门槛值Δfx_limit的情况下，判定所述幅值变化量总和以及所述频率变化量总和对应的所述检测单元所在的连杆具有本体振动。
[0032]进一步地，获取所述信息处理单元对所有所述原始数据信号分别进行时频分析后形成的所有时频分析结果，基于所述所有时频分析结果和预设条件判断对应的所述连杆是否具有振动包括：
[0033]基于所有所述原始数据信号获取所有所述检测单元在XZ平面上的所有合成分量，其中，每一所述原始数据信号均包括所述加速度传感器在X轴方向上获取的X轴原始数据信号αx(t)和在Z轴方向上获取的Z轴原始数据信号αz(t)；
[0034]基于所有所述合成分量获取所有相关性系数；
[0035]基于所有所述相关性系数生成相关性系数变化曲线，并在所述相关性系数变化曲线与规则曲线匹配的情况下，判断所述相关性系数变化曲线对应的连杆发本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多轴机械臂的振动检测装置，其特征在于，包括：若干检测单元，每一所述检测单元对应安装于多轴机械臂的一连杆上，所述检测单元包括加速度传感器，所述检测单元通过所述加速度传感器获取所述连杆的原始数据信号；信息处理单元，所述信息处理单元分别与若干所述检测单元通信连接，其中，所述信息处理单元用于对若干所述检测单元获取的若干原始数据信号分别进行时频分析以形成若干时频分析结果，并基于若干所述时频分析结果与预设条件判断对应的所述连杆是否具有振动。2.一种多轴机械臂的振动检测方法，其特征在于，包括：获取多轴机械臂上每一连杆的原始数据信号，其中，所述原始数据信号为每一检测单元的加速度传感器获取到的加速度信息；获取信息处理单元对所有所述原始数据信号分别进行时频分析后形成的所有时频分析结果，基于所述所有时频分析结果和预设条件判断对应的所述连杆是否具有振动，其中，所有所述原始数据信号为所有所述检测单元发送给所述信息处理单元的所述加速度信息。3.根据权利要求2所述的振动检测方法，其特征在于，获取所述信息处理单元对所有所述原始数据信号分别进行时频分析后形成的所有时频分析结果，基于所述所有时频分析结果和预设条件判断对应的所述连杆是否具有振动包括：对所有所述原始数据信号分别进行频域分析，以获取所有频域分析结果；基于所有所述频域分析结果获取所有与所述频域分析结果相对应的信号能量值；基于所有所述信号能量值获取信号能量最大值，并在所述信号能量最大值大于门槛值Eset的情况下，判定所述信号能量最大值对应的所述检测单元所在的连杆发生外力碰撞。4.根据权利要求3所述的振动检测方法，其特征在于，在基于所有所述频域分析结果获取所有与所述频域分析结果相对应的信号能量值中，所述频域分析结果包括所述原始数据信号进行频域分析后，在指定时间段内X轴方向的幅值Ax、所述幅值Ax对应的频率fx、Z轴方向的幅值Az和所述幅值Az对应的频率fz，所述信号能量值包括所述原始数据信号在指定时间段内X轴方向的信号能量值E
x
和Z轴方向的信号能量值E
z
；计算所述信号能量值E
x
和所述信号能量值E
z
的公式为：的公式为：其中，Δf为设定的频率范围。5.根据权利要求3所述的振动检测方法，其特征在于，在基于所有所述频域分析结果获取所有与所述频域分析结果相对应的信号能量值之后，还包括：基于所有所述信号能量值获取所有合成信号能量值，基于所有所述合成信号能量值获取合成信号能量最大值，在所述合成信号能量最大值大于门槛值Exz_set的情况下，判定所述合成信号能量最大值对应的所述连杆发生了外力碰撞。6.根据权利要求5所述的振动检测方法，其特征在于，在基于所有所述信号能量值获取
所有合成信号能量值中，所述合成信号能量值的计算公式为：其中，E
x
为所述原始数据信号在指定时间段内的X轴方向的信号能量值，E
z

【专利技术属性】
技术研发人员：董易，张建政，韦鲲，李亮华，李方保，
申请(专利权)人：上海飒智智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：