[发明专利]一种机器人关节的精确定位方法和装置

说明书

本发明公开了一种机器人关节的精确定位方法和装置，方法包括：获取旋转变压器采集的永磁电机的第一位置信号以及霍尔传感器采集的永磁电机的第二位置信号，并将第一位置信号和第二位置信号分别以N位二进制数形式进行存储；利用第二位置信号的低M位对第一位置信号的低M位进行加权替换，得到合成后的电机加权位置信号，以便实现对机器人关节的精确定位，其中，M＜N。本发明利用霍尔传感器的部分高精度数据替换旋转变压的部分精确度不够的数据，得到合成后的电机加权位置信号，从而得到精确的电机位置信号，进而实现机器人关节的精确定位。

技术领域

本发明属于机器人技术领域，具体涉及一种机器人关节的精确定位方法和装置。

背景技术

机器人关节是机器人各个零部件之间发生相对运动的机构。机器人关节通常采用超声波电机、伺服电机和永磁电机等进行驱动。其中，在利用永磁电机驱动机器人关节时，虽然永磁电机在理想情况下能够实现零转矩波动运行，但在实际应用时，因其反电动势波形不理想等原因使得其性能大打折扣，因此，为了提高永磁电机的控制性能，需要获取其准确的位置信息，从而实现对机器人关节的精确定位。

旋转变压器是一种基于电磁感应原理的测角元件，在关节电机系统中用于检测输出轴的旋转角度。考虑到电机转子和输出轴间存在位置耦合关系，通常结合减速器对电机转子位置进行估计。然而，单独使用输出轴旋转变压器信号来估计电机转子位置会存在已定误差，误差主要包含由减速器回程间隙引起的非线性误差和测角系统的量化误差两部分，其中，减速器回程间隙引起的误差主要出现在电机切换转向之后，表现为幅值一定的偏置常量，量化误差是由于旋变系统测角量化精度有限带来的误差，表现为位置信号部分缺失。以下通过具体公式对电机转子的位置估计误差进行表述，如下：

Δθ＝pi+Δθ_BL； (1)

其中，Δθ表示电子转子位置估计的原理性误差，Δθ_BL表示减速器回程间隙引入的偏置常量，p永磁电机极对数，i表示减速器的减速比。

可见，虽然旋转变压器的测角精度很高，但其量化误差经过减速器的减速比和电机极对数放大后已经不能忽略，因此，如何提供一种有效的方案来克服旋转变压器的量化误差导致的机器人关节定位不够精确的问题，已成为现有技术中一亟待解决的难题。

发明内容

本发明的目的是提供一种机器人关节的精确定位方法和装置，用以解决现有技术中存在的旋转变压器的量化误差导致的机器人关节定位不够精确的技术问题，以获取精确的电机位置，从而对机器人关节进行准确定位。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

第一方面，本发明提供一种机器人关节的精确定位方法，包括：

获取旋转变压器采集的永磁电机的第一位置信号以及霍尔传感器采集的永磁电机的第二位置信号，并将第一位置信号和第二位置信号分别以N位二进制数形式进行存储；

利用第二位置信号的低M位对第一位置信号的低M位进行加权替换，得到合成后的电机加权位置信号，以便实现对机器人关节的精确定位，其中，M＜N。

基于上述公开的内容，通过旋转变压器和霍尔传感器分别对电机系统的位置信号进行采集，并将位置信号以二进制数形式进行存储，从而可以根据旋转变压器和霍尔传感器的测量信号在N位二进制数中各个位置的精确度，利用霍尔传感器的部分高精度数据替换旋转变压的部分精确度不够的数据，得到合成后的电机加权位置信号，从而得到精确的电机位置信号，而电机作为机器人关节的驱动机构，在实现电机的精确定位的同时，即可实现机器人关节的精确定位，从而克服了旋转变压器的量化误差导致的机器人关节定位不够精确的技术问题。

在一种可能的设计中，在获取旋转变压器采集的永磁电机的第一位置信号以及霍尔传感器采集的永磁电机的第二位置信号之前，还包括：