电机的力矩控制电路及力矩控制方法、机械臂技术

本申请公开了一种电机的力矩控制电路及力矩控制方法、机械臂。该力矩控制电路包括：驱动电路，与电机连接，用于产生脉宽调制信号及脉宽调制信号的同步信号，并利用脉宽调制信号控制电机工作；力矩监测电路，分别与驱动电路及电机连接，用于在同步信号的触发下获取电机的相电流及转子位置，并基于相电流及转子位置估算电机的力矩。通过这种方式，能够提高电机力矩估算的精准度，从而能够提高电机力矩控制的精准度。的精准度。的精准度。

【技术实现步骤摘要】
电机的力矩控制电路及力矩控制方法、机械臂


[0001]本申请涉及机器人
，特别是涉及一种电机的力矩控制电路及力矩控制方法、机械臂。

技术介绍

[0002]随着机器人技术的发展，人机协作越来越重要，协作机器人，如机械臂等是机器人研究的热点之一。其中功率与力限制功能通常是机械臂实现人机协作的关键，该功能的实现需要机械臂具有良好的力矩检测和反馈能力。
[0003]相关技术中，使用相电流、转子位置和母线电流、电压进行力矩估算，但母线电流电压估算输出力矩的精度低，且响应慢，相电流采样容易受电机纹波电流的影响，造成电机力矩估算的精准度低。

技术实现思路

[0004]本申请提供一种电机的力矩控制电路及力矩控制方法、机械臂，以提高电机力矩估算的精准度，从而能够提高电机力矩控制的精准度。
[0005]为解决上述技术问题，本申请提出一种电机的力矩控制电路。该力矩控制电路包括：驱动电路，与电机连接，用于产生脉宽调制信号及脉宽调制信号的同步信号，并利用脉宽调制信号控制电机工作；力矩监测电路，分别与驱动电路及电机连接，用于在同步信号的触发下获取电机的相电流及转子位置，并基于相电流及转子位置估算电机的力矩。
[0006]其中，驱动电路包括：主控制电路，用于产生脉宽调制信号及同步信号，主控制电路与力矩监测电路连接，以向力矩监测电路提供同步信号；逆变电路，分别与主控制电路及电机连接，用于在脉宽调制信号的控制下驱动电机工作；其中，力矩监测电路与逆变电路和电机之间的连接处连接。
[0007]其中，力矩监测电路包括：电流处理电路，与连接处连接，用于获取电机的相电流对应的电压信号；位置检测电路，与电机连接，用于获取电机的转子位置；从控制电路，分别与电流处理电路及位置检测电路连接，用于在同步信号的触发下从电流处理电路获取电压信号及从位置检测电路中获取转子位置，并基于电压信号获得相电流，及基于相电流及转子位置估算电机的力矩。
[0008]其中，电流处理电路包括：采样电阻，串接在驱动电路与电机之间；缓冲电路，分别与采样电阻的两端连接，且还与从控制电路连接，用于获取相电流在采样电阻上的分压为电压信号。
[0009]其中，从控制电路包括：第一从控制电路，分别与主控制电路及连接处连接，用于基于相电流及转子位置估算电机的第一力矩；第二从控制电路，分别与主控制电路及连接处连接，用于基于相电流及转子位置估算电机的第二力矩；第一从控制电路还与第二从控制电路连接，用于将第一力矩及第二力矩进行交叉验证，以实现对电机的力矩的安全监测。
[0010]其中，第一从控制电路与第二从控制电路集成设置在同一电路中；或者第一从控
制电路集成于主控制电路内。
[0011]其中，第一从控制电路还与主控制电路连接，用于将交叉验证的结果反馈给主控制电路，主控制电路基于结果调整对电机的控制策略。
[0012]其中，力矩监测电路在同步信号的下降沿的触发下获取相电流及转子位置，同步信号的下降沿与脉宽调制信号的载波信号的波谷或者波峰在时序上对齐。
[0013]为解决上述技术问题，本申请提出一种电机的力矩控制方法。该力矩控制方法包括：获取脉宽调制信号及脉宽调制信号的同步信号，并利用脉宽调制信号控制电机工作；在同步信号的触发下获取电机的相电流及转子位置；基于相电流及转子位置估算电机的力矩，及对力矩进行安全监测。
[0014]其中，在同步信号的触发下获取电机的相电流及转子位置，包括：在同步信号的触发下获取电机的第一相电流及第一转子位置，及在同步信号的触发下获取电机的第二相电流及第二转子位置；基于相电流及转子位置估算电机的力矩，包括：基于第一相电流及第一转子位置估算电机的第一力矩，及基于第二相电流及第二转子位置估算电机的第二力矩；力矩控制方法还包括：将第一力矩及第二力矩进行交叉验证，以实现对电机的力矩的安全监测。
[0015]其中，力矩控制方法还包括：基于交叉验证的结果调整对电机的控制策略。
[0016]其中，同步信号的下降沿的触发下获取相电流及转子位置，同步信号的下降沿与脉宽调制信号的载波信号的波谷或者波峰在时序上对齐。
[0017]为解决上述技术问题，本申请提出一种机械臂。该机械臂包括：本体；电机，设置在本体内，用于带动本体的至少一部分运动；上述力矩控制电路，用于实现对电机的力矩控制。
[0018]区别于现有技术：本申请电机的力矩控制电路包括驱动电路及力矩监测电路，其中，驱动电路用于产生脉宽调制信号及脉宽调制信号的同步信号，并利用脉宽调制信号控制电机工作，实现对电机的驱动控制；力矩监测电路用于在该同步信号的触发下获取电机的相电流及转子位置，并基于该相电流及转子位置估算电机的力矩，实现对电机力矩的监测；且因相电流本身带有电机控制的脉宽调制信号的纹波电流，因此采用脉宽调制信号的同步信号触发力矩监测电路进行相电流及转子位置采样，能有效的抑制纹波电流的影响，提高相电流采样精准度，从而提高电机力矩估算的精准度，提高电机力矩控制的精准度。
附图说明
[0019]为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，其中：图1是本申请电机的力矩控制电路一实施例及电机的结构示意图；图2是图1实施例力矩控制电路的具体电路结构示意图；图3是图2实施例中逆变电路的等效电路示意图；图4是图1实施例力矩控制电路的各个电压信号、电流信号的波形示意图；图5是本申请电机的力矩控制电路另一实施例及电机的电路结构示意图；
图6是本申请电机的力矩控制方法一实施例的流程示意图；图7是本申请电机的力矩控制方法另一实施例的流程示意图；图8是本申请机械臂一实施例的结构示意图。
具体实施方式
[0020]下面结合附图和实施例，对本申请作进一步的详细描述。特别指出的是，以下实施例仅用于说明本申请，但不对本申请的范围进行限定。同样的，以下实施例仅为本申请的部分实施例而非全部实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本申请保护的范围。
[0021]在本申请实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请实施例中的具体含义。
[0022]在本申请实施例中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电机的力矩控制电路，其特征在于，包括：驱动电路，与所述电机连接，用于产生脉宽调制信号及所述脉宽调制信号的同步信号，并利用所述脉宽调制信号控制所述电机工作；力矩监测电路，分别与所述驱动电路及所述电机连接，用于在所述同步信号的触发下获取所述电机的相电流及转子位置，并基于所述相电流及所述转子位置估算所述电机的力矩。2.根据权利要求1所述的力矩控制电路，其特征在于，所述驱动电路包括：主控制电路，用于产生所述脉宽调制信号及所述同步信号，所述主控制电路与所述力矩监测电路连接，以向所述力矩监测电路提供所述同步信号；逆变电路，分别与所述主控制电路及所述电机连接，用于在所述脉宽调制信号的控制下驱动所述电机工作；其中，所述力矩监测电路与所述逆变电路和所述电机之间的连接处连接。3.根据权利要求1所述的力矩控制电路，其特征在于，所述力矩监测电路包括：电流处理电路，与所述连接处连接，用于获取所述电机的相电流对应的电压信号；位置检测电路，与所述电机连接，用于获取所述电机的转子位置；从控制电路，分别与所述电流处理电路及所述位置检测电路连接，用于在所述同步信号的触发下从所述电流处理电路获取所述电压信号及从所述位置检测电路中获取所述转子位置，并基于所述电压信号获得所述相电流，及基于所述相电流及所述转子位置估算所述电机的力矩。4.根据权利要求3所述的力矩控制电路，其特征在于，所述电流处理电路包括：采样电阻，串接在所述驱动电路与所述电机之间；缓冲电路，分别与所述采样电阻的两端连接，且还与所述从控制电路连接，用于获取所述相电流在所述采样电阻上的分压为所述电压信号。5.根据权利要求2所述的力矩控制电路，其特征在于，所述从控制电路包括：第一从控制电路，分别与所述主控制电路及所述连接处连接，用于基于所述相电流及所述转子位置估算所述电机的第一力矩；第二从控制电路，分别与所述主控制电路及所述连接处连接，用于基于所述相电流及所述转子位置估算所述电机的第二力矩；所述第一从控制电路还与所述第二从控制电路连接，用于将所述第一力矩及所述第二力矩进行交叉验证，以实现对所述电机的力矩的安全监测。6.根据权利要求5所述的力...

【专利技术属性】
技术研发人员：李乐荣，丁程润，张国柱，温元明，刘丹，
申请(专利权)人：库卡机器人制造上海有限公司美的集团股份有限公司广东美的制冷设备有限公司，
类型：发明
国别省市：