基于電流力矩混合傳感的機械臂關(guān)節(jié)柔性控制裝置及方法

申請人

北京精密機電控制設(shè)備研究所，中國運載火箭技術(shù)研究院

發(fā)明人

杜寶森 劉書選 劉嘉宇 楊濤 等

專利號

201710719964.5

公告日

2019-11-29

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于機械臂柔順力控制領(lǐng)域，涉及一種機械臂關(guān)節(jié)作用力傳感和控制裝置。

權(quán)利要求書

（1）一種基于電流力矩混合傳感的機械臂關(guān)節(jié)柔性控制裝置，其特征在于：包括關(guān)節(jié)驅(qū)動控制器、關(guān)節(jié)電流傳感器模塊、關(guān)節(jié)力矩傳感器模塊；關(guān)節(jié)電流傳感器模塊采集關(guān)節(jié)電機三相電流，當三相電流發(fā)生變化時，關(guān)節(jié)力矩傳感器模塊開始采集力矩數(shù)據(jù)，并送至關(guān)節(jié)驅(qū)動控制器；關(guān)節(jié)驅(qū)動控制器根據(jù)力矩數(shù)據(jù)判斷關(guān)節(jié)是否受到外力作用；當判斷受到外力作用時，關(guān)節(jié)電流傳感器模塊采集關(guān)節(jié)電機驅(qū)動電路的功率電流，關(guān)節(jié)驅(qū)動控制器根據(jù)采集到的關(guān)節(jié)電機驅(qū)動電路的功率電流計算獲得機械臂關(guān)節(jié)的運動角度，并控制機械臂關(guān)節(jié)運動。

（2）根據(jù)權(quán)利要求（1）所述的一種基于電流力矩混合傳感的機械臂關(guān)節(jié)柔性控制裝置，其特征在于：所述關(guān)節(jié)力矩傳感器模塊包括內(nèi)環(huán)、外環(huán)、N個彈性梁和N組力矩傳感器；彈性梁連接內(nèi)環(huán)和外環(huán)，力矩傳感器放置于彈性梁上，每個彈性梁對應(yīng)一組力矩傳感器；內(nèi)環(huán)與本機械臂關(guān)節(jié)的關(guān)節(jié)電機輸出軸固定，外環(huán)連接下一個機械臂關(guān)節(jié)；力矩傳感器的導(dǎo)線通過位于內(nèi)環(huán)中心的中孔穿過結(jié)構(gòu)件和關(guān)節(jié)輸出軸接入關(guān)節(jié)驅(qū)動控制器；N為不小于3的正整數(shù)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明解決的技術(shù)問題是：克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出一種基于電流力矩混合傳感的機械臂關(guān)節(jié)柔性控制裝置，解決了機械臂在人機交互操作過程中受到外加作用力情況下機械臂關(guān)節(jié)主動力控的問題。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的優(yōu)點是：

（1）采用電流和力矩雙參數(shù)混合傳感的方式進行機械臂關(guān)節(jié)力控，電流參數(shù)提供受力觸發(fā)和控制參數(shù)計算，力矩參數(shù)實現(xiàn)受力有效性的判定。

（2）采用三冗余力矩傳感器進行關(guān)節(jié)受力的有效性判斷，有效避免了關(guān)節(jié)軸受到非圓周力的干擾。

（3）電流傳感器采用三相電流和驅(qū)動電路功率電流等兩項電流監(jiān)測實現(xiàn)力控。在保證靈敏度的同時，降低了電流噪聲的干擾。

▲三冗余力矩傳感器原理圖

▲關(guān)節(jié)力控流程

聯(lián)系方式

杜寶森010-68382935