一种用于机器手的伺服电机驱动装置及其驱动方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种驱动装置，特别涉及一种用于机器手的伺服电机驱动装置及其驱动方法，属于机器手组件技术领域。
【背景技术】
[0002]机器手能模仿人手和臂的某些动作功能，用以按固定程序抓取、搬运物件或操作工具的自动操作装置；机械手是最早出现的工业机器人，也是最早出现的现代机器人，它可代替人的繁重劳动以实现生产的机械化和自动化，能在有害环境下操作以保护人身安全，因而广泛应用于机械制造、冶金、电子、轻工和原子能等部门；其中对于伺服机器手其核心部件是伺服电机，伺服电机的工作状态直接决定机器手的性能，现有的伺服电机需要通过驱动器进行控制；其主要应用于高精度的定位系统；一般是通过位置、速度和力矩三种方式对伺服马达进行控制，实现高精度的传动系统定位；现有的伺服电机驱动器都是单独反馈和单独调节，其调节效果比较差。
【发明内容】
[0003](一 )要解决的技术问题
[0004]为解决上述问题，本发明提出了一种用于机器手的伺服电机驱动装置及其驱动方法，能够实现单独纠偏和联合调解位置和速度，保证伺服电机工作的精确性。
[0005]( 二)技术方案
[0006]本发明的用于机器手的伺服电机驱动装置，包括驱动控制器，及与驱动控制器电连接的位置控制模块和脉冲宽度调制逆变器；及与位置控制模块电连接的速度控制单元，及与速度控制单元电连接的伺服电机；及与伺服电机配合安装的机器手，及安装伺服电机转轴处的测速装置，及安装于机器手上的三维加速度传感器，所述测速装置和三维位置传感器分别通过调理电路电连接驱动控制器；所述驱动控制器与位置控制模块之间，及位置控制模块与速度控制单元之间分别安装有第一叠加器和第二叠加器；所述第一叠加器和第二叠加器还电连接脉冲宽度调制逆变器。
[0007]所述第一叠加器和第二叠加器一输入端连接脉冲宽度调制逆变器；所述第一叠加器另一输入端连接驱动控制器；所述第二叠加器另一输入端电连接位置控制模块。
[0008]上述用于机器手的伺服电机驱动装置的驱动方法，包括如下步骤:
[0009]第一步，初始化驱动，驱动控制器给一个初始命令，位置控制模块得到角位移和角速度信号，并控制速度控制单元输出信号，伺服电机响应信号，机器手动作；
[0010]第二步，反馈信号采集，机器手动作后，三维加速度传感器实时反馈运动曲线，测速装置反馈转速曲线；运动曲线和转速曲线经过调理电路调理后，送至驱动控制器；
[0011]第三步，反馈速度信号响应，驱动控制器通过内部计算得到反馈速度曲线与预定义曲线差值，并将差值依次送至位置控制模块和速度控制单元；对速度进行纠偏；
[0012]第四步，反馈位置信号响应，其信号为反馈速度信号响应前的信号，驱动控制器通过内部计算得到反馈位置曲线与预定义曲线差值，并将差值送至脉冲宽度调制逆变器；脉冲宽度调制逆变器改变脉宽和电流；将位置偏移量和速度形成一个比例曲线。
[0013]有益效果
[0014]与现有技术相比，本发明用于机器手的伺服电机驱动装置及其驱动方法，将速度反馈信号作为纠偏反馈信号，并将反馈的位置信号作为调节信号，其调节过程能够实现角位移、角速度和速度的调节，其调节过程能够实现位置和速度联调。
【附图说明】
[0015]图1是本发明的整体结构框图。
【具体实施方式】
[0016]如图1所示，本发明用于机器手的伺服电机驱动装置，包括驱动控制器1，及与驱动控制器电连接的位置控制模块2和脉冲宽度调制逆变器3 ;及与位置控制模块电连接的速度控制单元4，及与速度控制单元电连接的伺服电机5 ;及与伺服电机配合安装的机器手6，及安装伺服电机转轴处的测速装置7，及安装于机器手上的三维加速度传感器8，所述测速装置7和三维位置传感器8分别通过调理电路9电连接驱动控制器1 ;所述驱动控制器1与位置控制模块2之间，及位置控制模块2与速度控制单元3之间分别安装有第一叠加器10和第二叠加器11 ;所述第一叠加器10和第二叠加器11还电连接脉冲宽度调制逆变器3。
[0017]所述第一叠加器10和第二叠加器11 一输入端连接脉冲宽度调制逆变器3 ;所述第一叠加器10另一输入端连接驱动控制器1 ;所述第二叠加器11另一输入端电连接位置控制模块2。
[0018]上述用于机器手的伺服电机驱动装置的驱动方法，包括如下步骤:
[0019]第一步，初始化驱动，驱动控制器给一个初始命令，位置控制模块得到角位移和角速度信号，并控制速度控制单元输出信号，伺服电机响应信号，机器手动作；
[0020]第二步，反馈信号采集，机器手动作后，三维加速度传感器实时反馈运动曲线，测速装置反馈转速曲线；运动曲线和转速曲线经过调理电路调理后，送至驱动控制器；
[0021]第三步，反馈速度信号响应，驱动控制器通过内部计算得到反馈速度曲线与预定义曲线差值，并将差值依次送至位置控制模块和速度控制单元；对速度进行纠偏；
[0022]第四步，反馈位置信号响应，其信号为反馈速度信号响应前的信号，驱动控制器通过内部计算得到反馈位置曲线与预定义曲线差值，并将差值送至脉冲宽度调制逆变器；脉冲宽度调制逆变器改变脉宽和电流；将位置偏移量和速度形成一个比例曲线。
[0023]因为电平的平均值和占空比成正比，在调节频率时，改变输出电压脉冲的占空比，所述采用脉冲宽度调制逆变器就能同时实现变频和变压，对于有的伺服电机需要进行电流控制，可在变压输出后加一压转流模块即可。
[0024]本发明用于机器手的伺服电机驱动装置及其驱动方法，将速度反馈信号作为纠偏反馈信号，并将反馈的位置信号作为调节信号，其调节过程能够实现角位移、角速度和速度的调节，其调节过程能够实现位置和速度联调。
[0025]上面所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的构思和范围进行限定。在不脱离本发明设计构思的前提下，本领域普通人员对本发明的技术方案做出的各种变型和改进，均应落入到本发明的保护范围，本发明请求保护的技术内容，已经全部记载在权利要求书中。
【主权项】
1.一种用于机器手的伺服电机驱动装置，其特征在于:包括驱动控制器，及与驱动控制器电连接的位置控制模块和脉冲宽度调制逆变器；及与位置控制模块电连接的速度控制单元，及与速度控制单元电连接的伺服电机；及与伺服电机配合安装的机器手，及安装伺服电机转轴处的测速装置，及安装于机器手上的三维加速度传感器，所述测速装置和三维位置传感器分别通过调理电路电连接驱动控制器；所述驱动控制器与位置控制模块之间，及位置控制模块与速度控制单元之间分别安装有第一叠加器和第二叠加器；所述第一叠加器和第二叠加器还电连接脉冲宽度调制逆变器。2.根据权利要求1所述的用于机器手的伺服电机驱动装置，其特征在于:所述第一叠加器和第二叠加器一输入端连接脉冲宽度调制逆变器；所述第一叠加器另一输入端连接驱动控制器；所述第二叠加器另一输入端电连接位置控制模块。 一种用于机器手的伺服电机驱动驱动方法，其特征在于:所述方法包括如下步骤:第一步，初始化驱动，驱动控制器给一个初始命令，位置控制模块得到角位移和角速度信号，并控制速度控制单元输出信号，伺服电机响应信号，机器手动作； 第二步，反馈信号采集，机器手动作后，三维加速度传感器实时反馈运动曲线，测速装置反馈转速曲线；运动曲线和转速曲线经过调理电路调理后，送至驱动控制器； 第三步，反馈速度信号响应，驱动控制器通过内部计算得到反馈速度曲线与预定义曲线差值，并将差值依次送至位置控制模块和速度控制单元；对速度进行纠偏； 第四步，反馈位置信号响应，其信号为反馈速度信号响应前的信号，驱动控制器通过内部计算得到反馈位置曲线与预定义曲线差值，并将差值送至脉冲宽度调制逆变器；脉冲宽度调制逆变器改变脉宽和电流；将位置偏移量和速度形成一个比例曲线。
【专利摘要】本发明公开了一种用于机器手的伺服电机驱动装置，包括驱动控制器，及与驱动控制器电连接的位置控制模块和脉冲宽度调制逆变器；及与位置控制模块电连接的速度控制单元，及与速度控制单元电连接的伺服电机；及与伺服电机配合安装的机器手，及安装伺服电机转轴处的测速装置，及安装于机器手上的三维加速度传感器，所述测速装置和三维位置传感器分别通过调理电路电连接驱动控制器；上述用于机器手的伺服电机驱动装置的驱动方法，包括如下步骤：第一步，初始化驱动，第二步，反馈信号采集，第三步，反馈速度信号响应，第四步，反馈位置信号响应，本发明用于机器手的伺服电机驱动装置及其驱动方法，能够纠偏和实现位置和速度联调。
【IPC分类】B25J9/12
【公开号】CN105459108
【申请号】CN201510464247
【发明人】宋明安, 孙洁, 付焕清, 刘学平, 同彦恒, 李志博, 麻辉
【申请人】宁夏巨能机器人系统有限公司
【公开日】2016年4月6日
【申请日】2015年7月31日