一种机械臂的动量控制系统的制作方法

本实用新型涉及自动控制技术领域，特别是一种机械臂的动量控制系统。

背景技术：

随着工业自动化广泛应用，工业机械臂以强大的通用性，灵活的安装性得以广泛使用。机械臂能够自由的在三维空间内进行运动，以实现搬运、切割、焊接、喷涂等具有一定危险性的工作。

为了实现对于机械臂的精确控制，现有技术采用基于动量信息进行控制的相关技术，例如申请号为CN201510981637.8的中国发明专利公开一种基于磁强计的机器人遥操作装置及方法，将位置姿态作为遥操作机器人的目标位姿，结合遥操作机器人当前的位姿，根据机器人的构型和运动反解给出遥操作机器人各个关节的运动轨迹规划，并将各关节的运动量信息发给执行机械臂的控制系统实现机器人的遥操作，用于控制遥操作机器人按照需要的轨迹进行运动。

现有技术基于机械臂的控制系统队多个关节进行控制，由此便导致控制精度下降的问题。举例来说，工作过程中，控制系统预先规划出各个关节的最优路径，每个关节分别依照该路径对应进行速度和位置的控制。由于机械有误差，可能导致预先规划为B点，最终结果却到达B1点。当各个关节均出现误差后，该误差分别被反馈给控制系统，控制系统在进行矫正时便需结合所有误差情况统一重新进行规划计算，由此计算量巨大，且须控制系统保持持续计算，矫正效果较差。

技术实现要素：

本实用新型的主要目的在于提供一种机械臂的动量控制系统，将对机械臂的各个关节分别采用一控制模块进行动量控制，以实现对于各关节的校准。

机械臂至少包括以下关节之一：腰座回转台、大臂部、小臂部和腕部，其特征在于，所述控制系统包括与所述各关节对应数量的子控制部，各子控制部分别控制一关节；

机械臂总控制部，分别与所述各子控制部连接，用于生成对于各关节的控制指令；

所述子控制部包括：摄像头，用于采集关节的空间位置及机械臂作业对象空间位置的视频数据；

加速度计，用于检测与当前子控制部连接关节的姿态数据；

陀螺仪，用于检测与当前子控制部连接关节的移动数据；

关节动量控制模块，分别与机械臂总控制部、加速度计和陀螺仪连接，基于所述加速度计和陀螺仪所检测的数据，对机械臂总控制部所下达的对当前子控制部连接的关节的控制指令进行校正，输出至对应的关节。

由上，将对机械臂的各个关节分别采用一控制模块进行动量控制，以实现对于各关节的校正，相比于现有技术采用单一控制装置统一对各个关节进行校准，较少了运算量，且大大缩短了校准所需时间。

其中，所述子控制部中还包括自动降温部件，用于对当前子控制部连接的关节进行自动降温处理。

由上，确保了机械臂可以在严酷的环境下工作而不受高温环境的干扰，优化了机械臂在不同应用场所的工作能力。

其中，所述自动降温部件包括依次连接的：

温度传感器，用于检测所述关节的电机温度；

降温控制模块，用于判断温度传感器所检测的电机温度超过阈值时，输出控制指令至降温模块。

由上，仅当电机温度高于阈值时，启动降温装置对其降温，以实现了降温的自动化、智能化。

其中，所述温度传感器表贴于所述电机上。

由上，实现对电机的温度进行准确的采集。

其中，所述子控制部中还包括自动除湿部件，用于对当前子控制部连接的关节进行自动除湿处理。

由上，确保了机械臂可以在严酷的环境下工作而不受潮湿环境的干扰，优化了机械臂在不同应用场所的工作能力。

其中，所述自动除湿部件包括依次连接的：

湿度传感器；

除湿控制模块，用于判断湿度传感器所检测的湿度超过阈值时，输出控制指令至一除湿模块。

由上，仅当关节处的湿度高于阈值时，启动除湿装置对其除湿，以实现了除湿的自动化、智能化。

其中，所述湿度传感器设置于与当前子控制部连接的关节外壳的缝隙处。

由上，由于湿气多从关节外壳的缝隙进入关节，故将湿度传感器设置于此，可准确检测出潮湿情况。

附图说明

图1为机械臂动量控制系统的原理示意图；

图2为腰座回转台控制部的原理示意图；

图3为腕部控制部的原理示意图。

具体实施方式

下面参见图1～图3对本实用新型所述机械臂的动量控制系统进行详细说明。

图1所示为机械臂的动量控制系统的原理示意图，本申请以六轴机械臂为例进行说明。六轴机械臂至少包括腰座回转台、大臂部、小臂部和腕部等关节。本实施例中，包括一机械臂总控制部，以及与其连接的各个关节的子控制部，所述各子控制部分别对应控制一关节。图1仅出示了腰座回转台控制部和腕部控制部，实际产品中并不限于此，子控制部的数量依据关节的数量对应设置，以实现一个子控制部对应控制一个关节。

其工作原理为，所述机械臂总控制部用于基于控制指令计算各关节的最优路径，并将所计算的结果分别输出至各子控制部。各子控制部接收到机械臂总控制部所发来的数据后，对应转换为控制指令，以输出至其所控制的关节。各关节依据所述控制指令执行对应操作。

进一步的，所述子控制部中包括有摄像头、陀螺仪和加速度计，分别用于采集其所控制的关节的运动数据。上述所采集到的运动数据被传输至一动量控制模块，该动量控制模块还与所述机械臂总控制部连接，用于结合机械臂总控制部所发来的最优路径的数据，以及所检测到的其所控制的关节的运动数据进行提前矫正，以保证各关节运动的准确性。

如图2所示为腰座回转台控制部的具体原理示意图，包括：

摄像头202，用于采集腰座回转台所在的空间位置以及作业对象所在的空间位置。所述作业对象包括码垛作业对应的货物，焊接作业所对应的焊缝、切割作业所对应的切点等等。

摄像头202将所采集的空间位置发送至机械臂总控制部，由机械臂总控制部计算出各关节(包括腰座回转台)的最优路径，并对应输出至腰座回转台动量控制模块201。

所述腰座回转台动量控制模块201与所述机械臂总控制部连接，用于接收所述机械臂总控制部输出的腰座回转台的最优路径，并将所述最优路径对应转换为控制指令输出至与其连接的腰座回转台。

第一陀螺仪203和第一加速度计204分别用于采集腰座回转台的姿态数据和移动数据，并将检测结果反馈至腰座回转台动量控制模块201。腰座回转台动量控制模块201基于第一陀螺仪203和第一加速度计204进行动量预计算，将计算出的结果与机械臂总控制部所规划的路径进行比较，从而依据比较结果输出校正最优路径的指令至腰座回转台。

本申请所述机械臂总控制部计算出各关节的最优路径的算法，以腰座回转台动量控制模块201为代表的各动量控制模块动量计算的算法，以及将所计算出的动量与机械臂总控制部所规划的路径进行比较而输出校正所述最优路径指令的算法并不仅限限定，也无意对其进行保护，本申请重在保护对设置与各个关节所匹配的动量控制模块，从而分别对各关节进行校正。

较佳的，在所述腰座回转台的外壳内还设置有自动降温部件和自动除湿部件。

所述自动降温部件包括：第一温度传感器205，该第一温度传感器205可表贴于腰座回转台的电机上，用于检测腰座回转台的电机温度。

第一降温控制模块206，与所述第一温度传感器205连接，用于判断第一温度传感器205所检测的电机温度超过阈值时，输出控制指令至第一降温模块207，以实现对于腰座回转台电机的降温。

所述第一降温控制模块206可采用电压比较器实现，其一路输入端连接表示基准温度的电压，另一路输入端连接第一温度传感器205，输出端连接第一降温模块207。对应的，其他子控制部中的降温控制模块同样可采用电压比较器实现。

所述第一降温模块207可采用常规的风扇降温，也可采用含有水或油等降温介质组成的降温管路等等。考虑到机械臂内部空间的狭窄，本实施例采用风扇为宜。

自动除湿部件包括：第一湿度传感器208，设置于腰座回转台内部有缝隙的位置，用于检测腰座回转台内的的湿度情况。

第一除湿控制模块209，与所述第一湿度传感器208连接，用于判断第一湿度传感器208所检测的腰座回转台内部湿度超过阈值时，输出控制指令至第一除湿模块210，以实现对于腰座回转台电机的除湿。

所述第一除湿控制模块209可采用电压比较器实现，其一路输入端连接表示基准湿度的电压，另一路输入端连接第一湿度传感器208，输出端连接第一除湿模块210。对应的，其他子控制部中的除湿控制模块同样可采用电压比较器实现。

所述第一除湿模块210可采用常规的风扇除湿，也可采用加热片除湿。

如图3所示为腕部控制部的具体原理示意图，其与前述图2中所示腰座回转台控制部的原理相同，即包括了与机械臂总控制部连接的腕部动量控制模块301，用于对腕部运动进行动量检测的第二陀螺仪303和第二加速度计304，以及对腕部内部进行降温的依次连接的第二温度传感器305、第二降温控制模块306和第二降温模块307。对腕部内部进行除湿的依次连接的第二湿度传感器308、第二除湿控制模块309和第二除湿模块310。

图3中虽然出示了摄像头302，但在实际产品中，为了节约成本，机械手的各关节可共用一个摄像头，对各个关节的空间位置进行采集。

本申请将对机械臂的各个关节分别采用一控制模块进行动量控制，以实现对于各关节的校准，相比于现有技术采用单一控制装置统一对各个关节进行校准，较少了运算量，且大大缩短了校准所需时间。进一步的，由于设置了自动降温装置和自动除湿装置，确保了机械臂可以在严酷的环境下工作而不受高温、潮湿等恶劣环境的干扰，优化了机械臂在不同应用场所的工作能力。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。