[发明专利]一种机器人液压驱动转动关节闭环控制方法

摘要

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。

主权项

1.一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；所述电机通过联轴器与齿轮泵相连，所述齿轮泵的输出油路与三位四通电磁换向阀相连，所述压力变送器连接到电磁换向阀的进油口管路和出油口管路，分别为进油口压力变送器、出油口压力变动器，用于测量液压系统进油管路与出油管路的压力值，分别将管路油液的压力值转换成模拟电信号并发送至信号采集卡；进油口压力变送器和进油口溢流阀均连接在进油口管路上，进油口溢流阀为进油口管路提供过载保护；出油口压力变送器和出油口溢流阀均连接于出油口管路上，出油口溢流阀为出油口管路提供一定的背压；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；步骤6：上位机根据电位传感器返回的液压转动关节位置信息实时判断液压转动关节是否到达目标位置，若到达，则执行步骤7，否则执行步骤4；步骤7：上位机给下位机发送指令，控制电磁换向阀阀体移动至中位机能，进油口、出油口锁死，液压转动关节位置锁定，一次任务结束；步骤8：直流电机保持转动，进油口溢流阀溢流，等待下一次任务；其中，所述上位机收到进油口和出油口压力值后，计算压力差△P＝Pi‑Po，Pi为进油口压力值，Po为出油口压力值；根据压力差△P，判断负载是否发生变化，并根据负载的变化实时调整用于控制电机转速的PWM的占空比D的值，上位机将占空比D的值通过CAN总线通信模块发送给电机驱动器，电机驱动器根据得到的PWM值控制直流电机转速；所述PWM中占空比D与压力差△P的关系式为：D＝κ△P，κ为比例系数；上位机计算压力变送器检测到进油口压力值与出油口压力值的差值，当压力差增大时，说明负载增大，上位机增大PWM占空比D，电机加速以适应负载的增大；当压力差减小时，说明负载减小，上位机减小PWM占空比D，电机减速以适应负载的减小，上位机对电位传感器检测到的液压转动关节当前位置与目标位置实时进行比较，当两者一致时，上位机控制电磁换向阀转至中位机能，从而实现位置的锁定。