[发明专利]一种机器人液压驱动转动关节闭环控制方法

说明书

本发明公开了一种机器人液压驱动转动关节闭环控制方法，通过对进油口、出油口压力值的检测并相应调节PWM占空比，对液压驱动液压转动关节转动角度、进油口和出油口压力的实时检测，对电机转速进行适时调节，从而形成闭环反馈回路，保证转动过程的平稳性，实现了运动控制的精确性。

本申请是针对申请日为2016年11月22日，申请号为CN201611039763.2，发明名称为“一种机器人液压驱动转动关节闭环控制系统”的发明所提出的分案。

技术领域

本发明属于机器人控制技术领域，具体地，本发明涉及一种机器人液压驱动转动关节闭环控制方法。

背景技术

转动关节是目前工业机器人领域中应用最广泛的一种关节。一般转动关节多采用电机直接驱动，而通过液压驱动的转动关节较少。由于液压传动存在泄漏、传动液可压缩等问题，使得对其运动难以做到精确控制。而且，当负载发生变化时容易产生冲击。传统方法多采用电磁比例控制阀来对流量进行控制，但电磁比例控制阀价格昂贵，且高端产品多为外国所垄断，导致控制成本较高。因此目前亟需一种控制成本低廉且位置控制精确、运动平稳性较好的控制系统及其方法。

专利申请号为201310567608.8中国发明专利公开了一种基于液压控制方式的闭环力控制系统及控制方法，根据所述控制器模块获取力闭环控制参数及执行所述语音信号，并对根据所述控制参数设定液压缸输出步进量及判断是否进行输出力控制，若是，所述DSP模块采样所述反馈测量元件检测的拉拽力，并将所述拉拽力的大小作为力闭环控制算法的力反馈值，所述DSP模块再根据所述语音模块获取力闭环控制参数及所述力反馈值进行增量PI计算，并将计算后的值作为液压控制元件的输入值。该发明能提供的闭环力控制系统及控制方法可以在小臂骨折手术中为患者提供安全可靠地拉拽力，但是该发明在力输出控制中动作平稳性较差。

专利申请号为201410119355.2公开了一种机器人转动关节驱动装置，包括驱动机构与执行输出机构；驱动机构包括伺服电机与液压泵，执行输出机构包括平行设置的两组液压缸，两组液压缸的活塞间连接有摆杆，在两端活塞的带动下摆杆能够以其回转中心摆动；机器人部件连接于摆杆的回转中心处并随摆杆的摆动而转动；驱动装置还包括检测模块、处理模块与电机控制器。通过采用伺服电机驱动液压执行机构输出，输出功率大，可有效解决转动作业机器人需要大功率、紧凑结构的转动关节的需求。通过采用单向轴承传动，实现传动轴的间歇性单向周转运动。通过采用变送器与放大器的配合作用，有效调整机器人部件的转动量，但是该发明在力输出控制中动作平稳性较差。

发明内容

为了克服以上现有技术中存在的问题，本发明提供一种机器人液压驱动转动关节闭环控制方法，其特征在于，机器人液压驱动转动关节闭环控制系统包括驱动机构、执行机构和控制机构，电源模块为系统供电，其中，驱动机构包括直流电机，直流电机与齿轮泵相连，执行机构包括液压转动关节，控制机构包括上位机，控制系统还包括电机驱动器、信号采集卡、三位四通电磁换向阀，上位机通过USB接口与下位机相连，齿轮泵与三位四通电磁换向阀相连，三位四通电磁换向阀的油路与液压转动关节相连，三位四通电磁换向阀的进油管路和出油管路上装有压力变送器，压力变送器与信号采集卡相连，液压转动关节上设有电位传感器，电位传感器与信号采集卡相连，信号采集卡进一步与上位机相连，上位机与电机驱动器之间通过CAN总线通信模块连接；

步骤1：启动直流电机，直流电机按照默认PWM占空比D转动；

步骤2：上位机根据电位传感器返回的当前位置与所要到达的目标位置，判断液压转动关节转动方向；

步骤3：上位机给下位机发送相应命令，控制电磁换向阀的阀体移动至相应位置，进油口、出油口打开，液压转动关节开始转动；

步骤4：上位机根据进油口压力变送器和出油口压力变送器返回的压力值计算压力差△P，调整PWM占空比D；

步骤5：直流电机驱动器根据最新的占空比D实现直流电机的加速或减速；