一种基于分析电流变化率的机械定位方法与流程

本发明涉及位置检测领域，尤其涉及一种基于分析电流变化率的机械定位方法。

背景技术：

现代社会自动化程度越来越高，很多工作都已经被自动化的设备所代替，在自动化设备里，获取某个部件当前的位置对于下一步要进行的操作至关重要，随即发展出了精确的定位方法，包括绝对值编码器，光栅等.但有很多地方不需要这么高的精度，比如检测机器人的手臂是否抬起到最高点或者落到最低点，这类使用场景要求不需要那么高精度，可以采用粗略的定位方法，如通过位置开关，干簧管，光电开关等来实现粗略的定位，但这些方法都需要额外增加配套的传感器器件，结构复杂，安装费事；大部分还需要针对负载情况进行预先的校准，在负载变化较大的情况下，每次都需要人工重新校准，若负载频繁变化，甚至完全失去实用价值。

技术实现要素：

综上，本发明提出一种基于分析电流变化率的机械定位方法，特别适合周期应力的电动机拖动场景，无需增加任何附件，只需要在控制电路增加一枚电流采样电阻，即可实现位置的粗略定位。

在周期性负荷的应用场景下，电机旋转后，随着力臂的周期性变化，就会在产生周期性应力，从而使电机驱动电流周期性变化，经采样电阻后，转变为周期性变化的电压信号，处理器处理周期性变化信号后，得出当前机械装置的位置。

从最小电流点向最大电流点运动过程中，δi值先增大，当其值接近0的时候，说明装置运动到电流最大点，即负载最大位置，继续运动，直到δi再次接近0的时候，说明装置运动到电流最小点，即负载最小位置。这样通过对δi的分析，即可对运动位置实现判断。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

一种基于分析电流变化率的机械定位方法，包括如下步骤：

s1，设定采样周期t及电流变化阈值δis；

s2，获取t时刻的电流值it；

s3，获取t+t时刻的电流值it+t；

s4，判断|it+t-it|<δis？是，则执行步骤s5，否则设t+t＝t，跳回步骤s3；

s5，判断it+t-it<0？是，则执行步骤s6；否则执行步骤s7；

s6，判定当前位置为最小负载点；执行步骤s8；

s7，判定当前位置为最大负载点；执行步骤s8；

s8，结束。

在上述基础上，本发明还可以做如下改进：

在上述步骤s6或者s7之后还可以增加以下步骤：

s01，记录经过最近一次|it+t-it|<δis时刻的时间tg；

s02，根据电机转速结合步骤s01中获得的时间tg，计算获得当前的实时位置，从而可以获得任意时刻的实时位置。

与现有技术相比，本发明具有如下技术效果：

1、仅需要在控制电路中增加一个采样电阻或者电流传感器，利用控制器处理器的ad转化功能对电流值进行定期采集即可根据δi的变化量，判断出当前的位置，简单经济，无需增加以往需要的各种限位开关，位置传感器，编码器等辅助设施，可降低系统成本，并减少传感器损坏带来的设备故障风险。

2、在电机正常的工作电流范围内，即便更换不同规格的负载，也无需对系统进行校准，本方法基于分析电流变化率来获取最大负载点和最小负载点，故即便更换负载，也无需进行校准工作，仍然可以准确的检测出最大负载点和最小负载点，方便快捷。

附图说明

图1为本发明的基于分析电流变化率的机械定位方法的流程图；

图2为本发明实施例中的场景示意图；

图3为本发明实施例中的电流变化图；

在附图中，各标号所表示的部件名称列表如下：

1、电机；2、机器人手臂；

s1，设定采样周期t及电流变化阈值δis；

s2，获取t时刻的电流值it；

s3，获取t+t时刻的电流值it+t；

s4，判断|it+t-it|<δis？是，则执行步骤s5，否则设t+t＝t，跳回步骤s3；

s5，判断it+t-it<0？是，则执行步骤s6；否则执行步骤s7；

s6，判定当前位置为最小负载点；执行步骤s8；

s7，判定当前位置为最大负载点；执行步骤s8；

s8，结束。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

请参照图1所示，其为本发明的基于分析电流变化率的机械定位方法的流程图。所述基于分析电流变化率的机械定位方法包括以下步骤：

s1，设定采样周期t及电流变化阈值δis；

s2，获取t时刻的电流值it；

s3，获取t+t时刻的电流值it+t；

s4，判断|it+t-it|<δis？是，则执行步骤s5，否则设t+t＝t，跳回步骤s3；

s5，判断it+t-it<0？是，则执行步骤s6；否则执行步骤s7；

s6，判定当前位置为最小负载点；执行步骤s8；

s7，判定当前位置为最大负载点；执行步骤s8；

s8，结束。

具体到机器人场景，如图2所示，为电机1带动机器人胳膊2旋转的示意图，图中i，ii，iii，iv四个位置为旋转的四个极值点，在机器人胳膊2旋转的过程中，电机1对应的电流变化趋势如图3所示，当机器人的胳膊2从i点匀速运动到ii点的过程中，δi由大于0到趋于0，胳膊旋转到位置ii时,δi＝0(δi<δis时即可认为等于零)；机器人的胳膊继续从ii点向iii点匀速运动过程中，δi由小于0到趋于0，胳膊旋转到位置iv，δi＝0；由此可获知机器人胳膊2当前是处于i，ii，iii，iv四个位置的哪个位置，若要获取其他位置，只需根据机器人胳膊2经过最近的一个极值点，即经过i、ii、iii或者iv后的时间tg，结合电机的转速信息，便可计算获得当前的实时位置，进行粗略的位置控制。

本发明的基于分析电流变化率的机械定位方法仅需要在控制电路中增加一个采样电阻或者电流传感器，利用控制器处理器的ad转化功能对电流值进行定期采集即可根据电流变化量δi的变化情况，判断出当前的位置，简单经济，无需增加以往需要的各种限位开关，位置传感器，编码器等辅助设施，可降低系统成本，并减少传感器损坏带来的设备故障风险。

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

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种基于分析电流变化率的机械定位方法，包括：S1，设定采样周期t及电流变化阈值ΔIs；S2，获取T时刻的电流值IT；S3，获取T+t时刻的电流值IT+t；S4，判断|IT+t‑IT|<ΔIs？；是，则执行步骤S5，否则设T+t＝T，跳回步骤S3；S5，判断IT+t‑IT<0？；是，则执行步骤S6；否则执行步骤S7；S6，判定当前位置为最小负载点；执行步骤S8；S7，判定当前位置为最大负载点；执行步骤S8；S8，结束。由此，本发明的定位方法仅需在控制电路中增加一个采样电阻，对电流值进行定期采集即可根据ΔI的变化量判断出当前的位置，简单经济，无需增加以往需要的各种辅助设施，可降低系统成本，并减少传感器损坏带来的设备故障风险。

技术研发人员：李庆民;王建华;李翔;邵红臣
受保护的技术使用者：创泽智能机器人股份有限公司
技术研发日：2018.12.28
技术公布日：2019.06.04