[发明专利]关节伺服模组及碰撞信号处理方法

权利要求书

1.一种关节伺服模组，其特征在于，包括用于设置在机械臂关节处的电机(1)、制动器(2)、加速度传感器(4)以及传感器信号处理系统；

所述加速度传感器(4)，用于检测所述关节处的第一臂或第二臂的碰撞信号；

所述传感器信号处理系统，用于接收并处理所述碰撞信号，得到报警信号并输出至机器人控制器，以生成制动指令；

所述制动器(2)，用于接收所述制动指令并控制电机(1)停止。

2.根据权利要求1所述的关节伺服模组，其特征在于，还包括用于设置在所述关节处的减速器(3)；

所述电机(1)的定子，用于耦合所述关节处的第一臂；

所述电机(1)的转子和减速器(3)为输出组件，用于耦合所述关节处的第二臂；

所述加速度传感器(4)以及传感器信号处理系统均集成于所述定子侧的编码器(5)上；

所述加速度传感器(4)用于检测所述关节处的第一臂的碰撞信号。

3.根据权利要求2所述的关节伺服模组，其特征在于，所述定子侧的编码器(5)上集成有加速度传感器数据交换端口，用于实现与外部的数据交互。

4.根据权利要求1-3中任一所述的关节伺服模组，其特征在于，所述传感器信号处理系统基于FPGA芯片实现。

5.一种碰撞信号处理方法，其特征在于，步骤如下：

S1,获取加速度传感器(4)输出的碰撞信号，所述碰撞信号为加速度传感器(4)在机械臂关节处的第一臂上或第二臂上获取的原始加速度信号；

S2,对碰撞信号进行调理放大及模数转换处理，得到实际加速度值；

S3,对实际加速度值进行数据处理，得到返回值；

S4,将返回值和预设值进行比较，若返回值大于预设值，输出报警信号。

6.根据权利要求5所述的碰撞信号处理方法，其特征在于，步骤S3中的数据处理包括：

S311,获取第一臂或第二臂的空间移动加速度值；

S312,计算实际加速度值和空间移动加速度值的差值，并取所述差值的绝对值，得到加速度差绝对值；

S313,基于所述加速度差绝对值对应的持续时间对所述加速度差绝对值进行积分，得到碰撞能量值；

S314,将所述碰撞能量值作为返回值。

7.根据权利要求6所述的碰撞信号处理方法，其特征在于，所述碰撞能量值包括，第一碰撞分量值、第二碰撞分量值以及第三碰撞分量值；

计算所述第一碰撞分量值、第二碰撞分量值以及第三碰撞分量值的平方和，并取所述平方和的算数平方根，得到总均方根值；

将所述第一碰撞分量值、第二碰撞分量值、第三碰撞分量值以及总均方根值作为返回值。

8.根据权利要求6所述的碰撞信号处理方法，其特征在于，预设置积分时间段和设定值；

当所述加速度差绝对值对应的持续时间段大于所述积分时间段且所述加速度差绝对值大于设定值时，对所述加速度差绝对值进行积分，否则，不进行积分。

9.根据权利要求5所述的碰撞信号处理方法，其特征在于，步骤S3中的数据处理包括：

S321,将所述实际加速度值进行离散处理，得到若干离散加速度值；

S322,将若干所述离散加速度值进行差分计算，得到若干差分值；

S323,取每个所述差分值的绝对值，并将固定时间段内的所有差分值的绝对值累加，得到累加值；

S324,将所述累加值作为返回值。

10.根据权利要求5所述的碰撞信号处理方法，其特征在于，步骤S3中的数据处理包括：

S331,采用频域分析法，从所述实际加速度值提取出振动频率和振动幅值；

S332,当振动频率在预设置的频率范围内时，输出振动幅值作为返回值。