[发明专利]一种基于步进电机驱动的电爪夹持控制方法及电爪

说明书

本发明涉及一种基于步进电机驱动的电爪夹持控制方法及电爪，包括根据计算电磁力矩来夹持工件的方法；或通过计算电机理论运行距离与实际运行距离差值，并与设定的阈值进行比较判断电爪夹持状态的方法，采用提供的方法能够快速的控制夹爪夹持住工件，有效的提高了夹持的稳定率和准确率。

技术领域

本发明设计电机技术领域，尤其涉及一种基于步进电机驱动的电爪夹持控制方法及电爪。

背景技术

电爪控制系统，从本质上来说是一个位置和力的伺服控制系统。它是一种能够对控制信号进行跟踪，最终获得精确的位置和夹持力的自动控制系统。

电爪要具备以下基本功能：夹取工件、释放工件、检测有无夹取到工件、夹持确认、工件丢失告警等。夹取工件是力矩控制，释放工件是位置控制。

目前，在电爪技术领域中，一般都选用电机作为其动力源。直流电机、交流伺服电机和步进电机都可用于电爪，无论哪种电机，电爪对位置和夹持力的控制都要有稳定性好、精度高、响应速度快的要求。

现有技术中，采用何种电机都存在系统精度、稳定性和响应速度难以综合处理的问题。直流电机、交流伺服电机作为动力源，力矩控制方便，速度快、动态响应快，但稳定性和系统精度会有影响。采用步进电机作为动力源，稳定性较好，配有编码器，系统精度也很高，但力矩不易控制、动态响应差，电机振动较大。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的是提供一种能够精确的夹持住工件的基于步进电机驱动的电爪及其夹持控制方法。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种基于步进电机驱动的电爪夹持控制方法，包括根据计算电磁力矩来夹持工件的方法；以及通过计算电机理论运行距离与实际运行距离差值，并与设定的阈值进行比较判断电爪夹持状态的方法；

所述的根据计算电磁力矩来夹持工件的方法，按照以下步骤进行：

S1.电爪的MCU接收到夹持指令信号，读取位置传感器发出的电机的起始位置，记录该起始位置为s1；

S2.MCU输出PWM，驱动电机进行转动，电爪的夹爪开始运转夹取；

S3.夹爪在开始夹取时，电机正向运行，输出PWM个数为C1加1，如电机反向运行，输出PWM的个数为C1减1；

S4.步骤S3中电机转动过程中，每输出一个PWM，MCU读取位置传感器的实时位置，并记录该实时位置为s2；

S5.MCU根据记录的起始位置s1和实时位置s2，计算出电机实际的运行距离s3，s3＝s2-s1；

S6.将步骤S5中计算出的s3转化成对应的PWM个数C2；

S7.将步骤S3中得到的C1与步骤S6中得到的C2进行对比；

当C1超前C2一个齿距时，电机失步，此时将C2的值赋予C1进行修正，然后电机继续顺着之前的方向运动，MCU继续输出PWM，进入到步骤S2，进行迭代；

当C1超前C2大于四分之一个齿距且小于一个齿距时，MCU切换电机运行方向，输出PWM，返回步骤2迭代；

当C1未超前C2四分之一个齿距或者C2超前C1时，MCU继续沿之前的方向输出PWM，返回步骤S2迭代；

最终使电机停留在C1超前C2的四分之一齿距位置处，此时电磁力矩最大，电爪夹住工件。

进一步地，一个齿距的度数为7.2°。

进一步地，所述的通过计算电机理论运行距离与实际运行距离差值，并与设定的阈值进行比较判断电爪夹持状态的方法，按照以下步骤进行的：