[发明专利]一种基于转矩传感器和编码器的机器人控制方法及系统

权利要求书

1.一种基于转矩传感器和编码器的机器人控制系统，该系统包括电机、编码器、转矩传感器和减速器，其特征在于，其中，所述电机为机器人的执行单元，用于实现机器人的关节控制，所述编码器包括与电机相连接且用于测量机器人关节处电机旋转角度的电机编码器、与转矩传感器相连接且用于测量转矩传感器输出角度的输出编码器；所述转矩传感器设置在减速器的输出端，用于测量机器人关节处的转矩；所述减速器设置在电机和输出编码器之间，用于控制减速电机旋转；所述输出编码器设置在转矩传感器的输出端，所述电机编码器设置在电机的输出端，所述电机的另一端与减速器相连接。

2.根据权利要求1所述的基于转矩传感器和编码器的机器人控制系统，其特征在于，所述转矩传感器采用关节转矩传感器，用于测量机器人关节处的关节转矩，用于机器人力控制和力保护。

3.根据权利要求1或2所述的基于转矩传感器和编码器的机器人控制系统，其特征在于，所述减速器采用谐波减速器，其中，关节转矩传感器与谐波减速器之间采用齿口配和，螺栓连接。

4.根据权利要求1所述的基于转矩传感器和编码器的机器人控制系统，其特征在于，所述输出编码器的基板与电机的外壳连接固定，所述电机控制器与机器人控制器相连接。

5.根据权利要求1或2所述的基于转矩传感器和编码器的机器人控制系统，其特征在于，所述输出编码器的脉冲发生器与关节转矩传感器相连接，实现编码器的转动。

6.一种基于转矩传感器和编码器的机器人控制方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：

S1、通过电机编码器和输出编码器分别采集测量的电机旋转角度θ₁和测量关节转矩传感器的输出角度θ₂；

S2、所述电机编码器测量的电机旋转角度θ₁和输出编码器测量关节转矩传感器的输出角度θ₂通过第一公式计算得出所述电机编码器和输出编码器的角度差，即关节柔性形变量Δθ；

S3、所述电机编码器测量的电机旋转角度θ₁、关节柔性形变量Δθ和机器人控制器的角度给定端输入量θ_d通过第二公式计算出控制输入量θ；

S4、所述控制输入量θ通过输入电机控制器，便于电机控制器控制电机的旋转角度。

7.根据权利要求6所述的基于转矩传感器和编码器的机器人控制方法，其特征在于，所述第一公式为计算电机编码器和输出编码器的角度差得到关节柔性形变量Δθ＝Kθ₂-θ₁，其中，K为减速器的减速比。

8.根据权利要求6所述的基于转矩传感器和编码器的机器人控制方法，其特征在于，所述第二公式为计算输入电机控制器的控制输入量θ＝θ_d-Δθ-θ₁。

9.根据权利要求6所述的基于转矩传感器和编码器的机器人控制方法，其特征在于，通过所述电机编码器和输出编码器的角度差，用于测量电机、减速器、关节转矩传感器在整个传动环节的柔性形变量，通过将该柔性形变量补偿到机器人控制器的控制量中，提高机器人关节和轨迹的控制精度。