機械臂的限位保護方法、裝置及機器人與流程
本發(fā)明涉及機器人控制領(lǐng)域，尤其涉及一種機械臂的限位保護方法、裝置及機器人。
背景技術(shù)：
在機械臂的使用過程中，常常由于操作不當，使得機械臂的運行超出安全的工作范圍，導(dǎo)致機械臂損壞。因此，需要對機械臂進行限位保護，以將機械臂限制在安全的工作范圍運行。
一般來說，機械臂的限位保護可以通過硬件或者軟件的方式來實現(xiàn)?，F(xiàn)有的硬件保護方式通過在機械臂的每個軸上設(shè)置支柱等限位結(jié)構(gòu)來限制機械臂的工作范圍，但在實際應(yīng)用過程中，機械臂會與限位結(jié)構(gòu)產(chǎn)生硬性碰撞，在某些情況下仍會損壞機械臂?，F(xiàn)有的軟件保護方式通過檢測機械臂的關(guān)節(jié)的當前角度值，若當前角度值達到關(guān)節(jié)的預(yù)設(shè)可活動范圍的邊界值時，采取制動措施，例如，關(guān)節(jié)的預(yù)設(shè)可活動范圍為[-90°，90°]，當檢測到關(guān)節(jié)的當前角度值為-90°時，采取制動措施。然而，在機械臂的關(guān)節(jié)的運動過程中，當其角度值達到預(yù)設(shè)可活動范圍的邊界值時，其運行速度往往很快，這時采取制動措施可能無法使機械臂的關(guān)節(jié)及時制動，因此，仍有可能損壞機械臂，保護效果不佳。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明實施例所要解決的技術(shù)問題在于，提供一種機械臂的限位保護方法、裝置及機器人，能夠有效地增強機械臂的限位保護的可靠性。
為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明實施例提出了一種機械臂的限位保護方法，包括：
獲取機械臂的關(guān)節(jié)的當前角度值和當前運動參數(shù)；
根據(jù)所述關(guān)節(jié)的當前角度值確定當前的安全運動參數(shù)范圍；其中，在所述關(guān)節(jié)的可活動范圍內(nèi)，所述關(guān)節(jié)的每個角度值都一一對應(yīng)一個安全運動參數(shù)范圍；
當所述關(guān)節(jié)的當前運動參數(shù)超出所述當前的安全運動參數(shù)范圍時，控制所述關(guān)節(jié)制動。
優(yōu)選地，所述根據(jù)所述關(guān)節(jié)的當前角度值確定當前的安全運動參數(shù)范圍，具體包括：
根據(jù)預(yù)設(shè)的第一映射關(guān)系確定所述當前角度值下的安全運動參數(shù)范圍的上限值；其中，當所述關(guān)節(jié)的角度值大于預(yù)設(shè)的角度門限值，且越接近所述關(guān)節(jié)的可活動范圍的上邊界值時，根據(jù)所述第一映射關(guān)系所確定的安全運動參數(shù)范圍的上限值的絕對值越小；
根據(jù)預(yù)設(shè)的第二映射關(guān)系確定所述當前角度值下的安全運動參數(shù)范圍的下限值；其中，當所述關(guān)節(jié)的角度值小于預(yù)設(shè)的角度門限值，且越接近所述關(guān)節(jié)的可活動范圍的下邊界值時，根據(jù)所述第二映射關(guān)系所確定的安全運動參數(shù)范圍的下限值的絕對值越小。
優(yōu)選地，
所述第一映射關(guān)系具體為：
所述第二映射關(guān)系具體為：
其中，
優(yōu)選地，
所述第一映射關(guān)系具體為：
所述第二映射關(guān)系具體為：
其中，
優(yōu)選地，所述當所述關(guān)節(jié)的當前運動參數(shù)超出所述當前的安全運動參數(shù)范圍時，控制所述關(guān)節(jié)制動，具體包括：
當所述關(guān)節(jié)的當前運動參數(shù)超出所述當前的安全運動參數(shù)范圍時，將所述當前角度值作為所述關(guān)節(jié)的停止角度值；
根據(jù)所述停止角度值控制所述關(guān)節(jié)制動，以使所述關(guān)節(jié)靜止在所述停止角度值所對應(yīng)的位置。
優(yōu)選地，所述根據(jù)所述停止角度值控制所述關(guān)節(jié)制動，具體包括：
根據(jù)所述停止角度值生成制動信號；所述制動信號的計算公式為：
根據(jù)所述制動信號控制所述關(guān)節(jié)制動。
優(yōu)選地，所述關(guān)節(jié)的運動參數(shù)為所述關(guān)節(jié)的力矩參數(shù)、速度參數(shù)或角加速度參數(shù)中的任意一種，并且，所述預(yù)設(shè)的角度門限值等于所述關(guān)節(jié)的可活動范圍的上邊界值和下邊界值的和的一半。
本發(fā)明實施例還提出了一種機械臂的限位保護裝置，包括：
參數(shù)獲取模塊，用于獲取機械臂的關(guān)節(jié)的當前角度值和當前運動參數(shù)；
參數(shù)范圍確定模塊，用于根據(jù)所述關(guān)節(jié)的當前角度值確定當前的安全運動參數(shù)范圍；其中，在所述關(guān)節(jié)的可活動范圍內(nèi)，所述關(guān)節(jié)的每個角度值都一一對應(yīng)一個安全運動參數(shù)范圍；以及，
關(guān)節(jié)制動模塊，用于當所述關(guān)節(jié)的當前運動參數(shù)超出所述當前的安全運動參數(shù)范圍時，控制所述關(guān)節(jié)制動。
優(yōu)選地，所述參數(shù)范圍確定模塊具體包括：
上限值確定單元，用于根據(jù)預(yù)設(shè)的第一映射關(guān)系確定所述當前角度值下的安全運動參數(shù)范圍的上限值；其中，當所述關(guān)節(jié)的角度值大于預(yù)設(shè)的角度門限值，且越接近所述關(guān)節(jié)的可活動范圍的上邊界值時，根據(jù)所述第一映射關(guān)系所確定的安全運動參數(shù)范圍的上限值的絕對值越小；以及，
下限值確定單元，用于根據(jù)預(yù)設(shè)的第二映射關(guān)系確定所述當前角度值下的安全運動參數(shù)范圍的下限值；其中，當所述關(guān)節(jié)的角度值小于預(yù)設(shè)的角度門限值，且越接近所述關(guān)節(jié)的可活動范圍的下邊界值時，根據(jù)所述第二映射關(guān)系所確定的安全運動參數(shù)范圍的下限值的絕對值越小。
優(yōu)選地，
所述第一映射關(guān)系具體為：
所述第二映射關(guān)系具體為：
其中，
優(yōu)選地，
所述第一映射關(guān)系具體為：
所述第二映射關(guān)系具體為：
其中，
優(yōu)選地，所述關(guān)節(jié)制動模塊具體包括：
停止角確定單元，用于當所述關(guān)節(jié)的當前運動參數(shù)超出所述當前的安全運動參數(shù)范圍時，將所述當前角度值作為所述關(guān)節(jié)的停止角度值；以及，
關(guān)節(jié)制動單元，用于根據(jù)所述停止角度值控制所述關(guān)節(jié)制動，以使所述關(guān)節(jié)靜止在所述停止角度值所對應(yīng)的位置。
優(yōu)選地，所述關(guān)節(jié)制動單元具體包括：
制動信號生成子單元，用于根據(jù)所述停止角度值生成制動信號；所述制動信號的計算公式為：
關(guān)節(jié)制動子單元，用于根據(jù)所述制動信號控制所述關(guān)節(jié)制動。
優(yōu)選地，所述關(guān)節(jié)的運動參數(shù)為所述關(guān)節(jié)的力矩參數(shù)、速度參數(shù)或角加速度參數(shù)中的任意一種，并且，所述預(yù)設(shè)的角度門限值等于所述關(guān)節(jié)的可活動范圍的上邊界值和下邊界值的和的一半。
實施本發(fā)明實施例，具有如下有益效果：
本發(fā)明實施例提供的機械臂的限位保護方法、裝置及機器人，根據(jù)機械臂的關(guān)節(jié)的當前關(guān)節(jié)角度值確定當前的安全運動參數(shù)范圍，進而在當前關(guān)節(jié)參數(shù)超出當前的安全運動參數(shù)范圍時，控制關(guān)節(jié)制動。其中，在關(guān)節(jié)的可活動范圍內(nèi)，關(guān)節(jié)的每個角度值都一一對應(yīng)一個安全運動參數(shù)范圍，可見，本發(fā)明中的安全運動參數(shù)范圍根據(jù)關(guān)節(jié)的當前角度值動態(tài)更新，有效地增強了機械臂的限位保護的可靠性。
附圖說明
圖1是本發(fā)明提供的機械臂的限位保護方法的一個實施例的流程示意圖；
圖2是本發(fā)明提供的第一映射關(guān)系和第二映射關(guān)系的一個實施例的函數(shù)曲線示意圖；
圖3是本發(fā)明提供的第一映射關(guān)系和第二映射關(guān)系的另一個實施例的函數(shù)曲線示意圖；
圖4是本發(fā)明提供的機械臂的限位保護裝置的一個實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
請參閱圖1，是本發(fā)明提供的機械臂的限位保護方法的一個實施例的流程示意圖。所述機械臂的限位保護方法可以由機械臂的限位保護裝置來執(zhí)行，并至少包括如下步驟：
s11、獲取機械臂的關(guān)節(jié)的當前角度值和當前運動參數(shù)；
需要說明的是，機械臂是機器人技術(shù)領(lǐng)域中最廣泛應(yīng)用的自動化機械裝置，其廣泛應(yīng)用于工業(yè)制造、醫(yī)學(xué)治療、娛樂服務(wù)、軍事、半導(dǎo)體制造以及太空探索等領(lǐng)域。盡管它們的形態(tài)各有不同，但它們都有一個共同的特點，就是能夠接受指令，并根據(jù)指令按照預(yù)設(shè)的軌跡運動。
在實際應(yīng)用中，控制裝置根據(jù)用戶需求向電機發(fā)送相應(yīng)的運動控制指令，以控制機械臂的關(guān)節(jié)進行相應(yīng)的運動。在機械臂運動期間，可以實時獲取機械臂的關(guān)節(jié)的角度值和運動參數(shù)。其中，關(guān)節(jié)的運動參數(shù)為所述關(guān)節(jié)的力矩參數(shù)、速度參數(shù)或角加速度參數(shù)中的任意一種，例如，機械臂工作在力矩模式下，控制裝置根據(jù)用戶需求向電機發(fā)送力矩控制指令，在機械臂的關(guān)節(jié)進行相應(yīng)的運動時，獲取機械臂的關(guān)節(jié)的當前力矩參數(shù)。關(guān)節(jié)的角度值指的是關(guān)節(jié)當前所處的位置與參考零位置之間的夾角值。并且，關(guān)節(jié)的角度值和運動參數(shù)均帶有正負符號，其正負號代表運動方向。
需要說明的是，一個機械臂一般包括n個關(guān)節(jié)，n為正整數(shù)，當機械臂的各個關(guān)節(jié)同時運動時，分別獲取各個關(guān)節(jié)的當前角度值和當前運動參數(shù)。
s12、根據(jù)所述關(guān)節(jié)的當前角度值確定當前的安全運動參數(shù)范圍；其中，在所述關(guān)節(jié)的可活動范圍內(nèi)，所述關(guān)節(jié)的每個角度值都一一對應(yīng)一個安全運動參數(shù)范圍；
在本發(fā)明實施例中，安全運動參數(shù)范圍指的是關(guān)節(jié)的運動參數(shù)的安全取值范圍，若關(guān)節(jié)的當前運動參數(shù)超出當前安全運動運動參數(shù)范圍，則說明若關(guān)節(jié)繼續(xù)以當前運動參數(shù)運動，則有可能被損壞。另外，關(guān)節(jié)的可活動范圍指的是關(guān)節(jié)可活動的角度范圍，即關(guān)節(jié)的角度值不能超出的范圍，關(guān)節(jié)的可活動范圍可以由用戶根據(jù)需求預(yù)先設(shè)置，例如預(yù)先設(shè)置關(guān)節(jié)的可活動范圍的上邊界值為
在本發(fā)明實施例中，在關(guān)節(jié)運動過程中，每獲得一個當前時刻的角度值，則確定一個當前角度值下的安全運動參數(shù)范圍，可見，安全運動參數(shù)范圍是根據(jù)關(guān)節(jié)的當前角度值動態(tài)更新的。并且，在關(guān)節(jié)的可活動范圍內(nèi)，關(guān)節(jié)的每個角度值都一一對應(yīng)一個安全運動參數(shù)范圍。需要說明的是，關(guān)節(jié)的每個角度值對應(yīng)的安全運動參數(shù)范圍一般是各不相同的。
s13、當所述關(guān)節(jié)的當前運動參數(shù)超出所述當前的安全運動參數(shù)范圍時，控制所述關(guān)節(jié)制動。
在本發(fā)明實施例中，將獲得的當前運動參數(shù)和根據(jù)當前角度值所確定的當前的安全運動參數(shù)范圍進行對比，若當前運動參數(shù)小于當前的安全運動參數(shù)范圍的下限值或者大于當前的安全運動參數(shù)范圍的上限值，則判定關(guān)節(jié)的當前運動參數(shù)超出了當前的安全運動參數(shù)范圍，此時，控制關(guān)節(jié)制動。其中，控制關(guān)節(jié)制動的方式有多種，例如，輸出一次性制動指令至電機，隨后立即控制關(guān)節(jié)制動，關(guān)節(jié)在慣性作用下繼續(xù)往前運動一小段距離后，最終靜止在某一位置。
綜上所述，本發(fā)明實施例提供的機械臂的限位保護方法，根據(jù)機械臂的關(guān)節(jié)的當前關(guān)節(jié)角度值確定當前的安全運動參數(shù)范圍，進而在當前關(guān)節(jié)參數(shù)超出當前的安全運動參數(shù)范圍時，控制關(guān)節(jié)制動。其中，在關(guān)節(jié)的可活動范圍內(nèi)，關(guān)節(jié)的每個角度值都一一對應(yīng)一個安全運動參數(shù)范圍，可見，本發(fā)明中的安全運動參數(shù)范圍根據(jù)關(guān)節(jié)的當前角度值動態(tài)更新，有效地增強了機械臂的限位保護的可靠性。
在一個優(yōu)選的實施方式中，所述根據(jù)所述關(guān)節(jié)的當前角度值確定當前的安全運動參數(shù)范圍，具體包括：
根據(jù)預(yù)設(shè)的第一映射關(guān)系確定所述當前角度值下的安全運動參數(shù)范圍的上限值；其中，當所述關(guān)節(jié)的角度值大于預(yù)設(shè)的角度門限值，且越接近所述關(guān)節(jié)的可活動范圍的上邊界值時，根據(jù)所述第一映射關(guān)系所確定的安全運動參數(shù)范圍的上限值的絕對值越?。?/p>
根據(jù)預(yù)設(shè)的第二映射關(guān)系確定所述當前角度值下的安全運動參數(shù)范圍的下限值；其中，當所述關(guān)節(jié)的角度值小于預(yù)設(shè)的角度門限值，且越接近所述關(guān)節(jié)的可活動范圍的下邊界值時，根據(jù)所述第二映射關(guān)系所確定的安全運動參數(shù)范圍的下限值的絕對值越小。
在本實施方式中，根據(jù)預(yù)設(shè)的第一映射關(guān)系確定當前角度值下的安全運動參數(shù)范圍的上限值。其中，預(yù)設(shè)的第一映射關(guān)系可以為預(yù)設(shè)的第一映射關(guān)系表，該第一映射關(guān)系表中記錄有若干個角度值以及與該若干個角度值一一對應(yīng)的若干個安全運動參數(shù)范圍的上限值，則當獲取到關(guān)節(jié)的當前角度值時，通過查詢預(yù)設(shè)的第一映射關(guān)系表，可以獲得與該當前角度值唯一對應(yīng)的安全運動參數(shù)范圍的上限值。另外，在其他可選的實施方式中，預(yù)設(shè)的第一映射關(guān)系還可以為預(yù)設(shè)的第一映射函數(shù)，該第一映射函數(shù)為以角度值為自變量，以安全運動參數(shù)范圍的上限值為因變量，則當獲取到關(guān)節(jié)的當前角度值時，通過將該當前角度值代入該第一映射映射函數(shù)，即可獲得與該當前角度值唯一對應(yīng)的安全運動參數(shù)范圍的上限值。需要說明的是，根據(jù)預(yù)設(shè)的第二映射關(guān)系確定當前角度值下的安全運動參數(shù)范圍的下限值與根據(jù)預(yù)設(shè)的第一映射關(guān)系確定當前角度值下的安全運動參數(shù)范圍的上限值的原理類似，均可以采用多種確定方式，例如上述兩種方式，此處不加贅述。
在本實施方式中，當關(guān)節(jié)朝可活動范圍的上邊界方向運動時，關(guān)節(jié)的運動參數(shù)為正值，安全運動參數(shù)范圍的上限值也為正值。當關(guān)節(jié)的角度值大于預(yù)設(shè)的角度門限值時，若關(guān)節(jié)的當前角度值距離可活動范圍的上邊界值較遠，則根據(jù)關(guān)節(jié)的當前角度值確定的當前安全運動參數(shù)范圍的上限值較大，說明關(guān)節(jié)可以以較大的運動參數(shù)運動，但若關(guān)節(jié)的當前角度值距離可活動范圍的上邊界值較近，則根據(jù)關(guān)節(jié)的當前角度值確定的當前安全運動參數(shù)范圍的上限值相對較小，此時，若關(guān)節(jié)仍以較大的運動參數(shù)運動，則容易超出相應(yīng)的安全運動參數(shù)范圍的上限值，從而觸發(fā)制動操作。另外，關(guān)節(jié)也可以朝可活動范圍的下邊界方向運動，這種情況下，關(guān)節(jié)的運動參數(shù)為負值，安全運動參數(shù)范圍的下限值也為負值。當關(guān)節(jié)的角度值小于預(yù)設(shè)的角度門限值時，若關(guān)節(jié)的當前角度值距離可活動范圍的下邊界值較遠，則根據(jù)關(guān)節(jié)的當前角度值確定的當前安全運動參數(shù)范圍的下限值越小，即其絕對值較大，說明關(guān)節(jié)可以以絕對值較大的運動參數(shù)運動，但若關(guān)節(jié)的當前角度值距離可活動范圍的下邊界值較近，則根據(jù)關(guān)節(jié)的當前角度值確定的當前安全運動參數(shù)范圍的下限值相對較大，即其絕對值較小，此時，若關(guān)節(jié)仍以絕對值較大的運動參數(shù)運動，則容易超出相應(yīng)的安全運動參數(shù)范圍的下限值，從而觸發(fā)制動操作。因此，本實施方式能夠?qū)﹃P(guān)節(jié)的當前運動情況進行提前判斷，當判定以當前運動參數(shù)繼續(xù)運動會導(dǎo)致來不及制動的問題時，立即采取制動措施，能夠有效地增強了機械臂的限位保護的可靠性。
需要說明的是，在關(guān)節(jié)朝可活動范圍的上邊界方向運動的情況下，當關(guān)節(jié)的角度值小于預(yù)設(shè)的角度門限值時，根據(jù)第一映射關(guān)系所確定的安全運動參數(shù)范圍的上限值可以為常量a，優(yōu)選地，常量a可以為預(yù)設(shè)的運動參數(shù)范圍的上限值，即表示在這種情況下，關(guān)節(jié)可以以預(yù)設(shè)的運動參數(shù)范圍的上限值運動到預(yù)設(shè)的角度門限值所對應(yīng)的位置。在關(guān)節(jié)朝可活動范圍的下邊界方向運動的情況下，當關(guān)節(jié)的角度值大于預(yù)設(shè)的角度門限值時，根據(jù)第一映射關(guān)系所確定的安全運動參數(shù)范圍的下限值可以為常量b，優(yōu)選地，常量b可以為預(yù)設(shè)的運動參數(shù)范圍的下限值，即表示在這種情況下，關(guān)節(jié)可以以預(yù)設(shè)的運動參數(shù)范圍的下限值運動到預(yù)設(shè)的角度門限值所對應(yīng)的位置。優(yōu)選地，預(yù)設(shè)的角度門限值等于關(guān)節(jié)的可活動范圍的上邊界值和下邊界值的和的一半，例如，可活動范圍的下邊界值為-90°，可活動范圍的上邊界值為90°時，預(yù)設(shè)的角度門限值可以設(shè)置為0。
在一個優(yōu)選的實施方式中，
所述第一映射關(guān)系具體為：
所述第二映射關(guān)系具體為：
其中，
請參閱圖2，是本實施方式中第一映射關(guān)系和第二映射關(guān)系的函數(shù)曲線示意圖，圖中以關(guān)節(jié)的安全運動參數(shù)范圍的限值τi為縱坐標，以關(guān)節(jié)的角度值qi為橫坐標。
在本實施方式中，α值越接近0，函數(shù)曲線越陡峭，反之函數(shù)曲線越平緩。可以理解的是，在關(guān)節(jié)朝可活動范圍的上邊界方向運動的情況下，當關(guān)節(jié)的角度值大于預(yù)設(shè)的角度門限值時，同一個角度值，在更為平緩的函數(shù)曲線下，根據(jù)其所確定的安全運動參數(shù)范圍的上限值相對較小，采取制動操作后，關(guān)節(jié)靜止的位置將距離可活動范圍的上邊界值較遠。相對地，在更為陡峭的函數(shù)曲線下，根據(jù)其所確定的安全運動參數(shù)范圍的上限值相對較大，此時采取制動操作，關(guān)節(jié)靜止的位置將距離可活動范圍的上邊界值較近。另外，在關(guān)節(jié)朝可活動范圍的下邊界方向運動的情況下，同理類推，此處不加贅述。由此可見，能夠根據(jù)用戶需求設(shè)置α值，從而改變制動的靈敏程度，使得控制過程更加人性化。
另外，
或者，在另一個優(yōu)選的實施方式中，
所述第一映射關(guān)系具體為：
所述第二映射關(guān)系具體為：
其中，
請參閱圖3，是本實施方式中第一映射關(guān)系和第二映射關(guān)系的函數(shù)曲線示意圖，圖中以關(guān)節(jié)的安全運動參數(shù)范圍的限值τi為縱坐標，以關(guān)節(jié)的角度值qi為橫坐標。
在本實施方式中，β2值越小，函數(shù)曲線越陡峭，反之函數(shù)曲線越平緩?？梢岳斫獾氖?，在關(guān)節(jié)朝可活動范圍的上邊界方向運動的情況下，當關(guān)節(jié)的角度值大于預(yù)設(shè)的角度門限值時，同一個角度值，在更為平緩的函數(shù)曲線下，根據(jù)其所確定的安全運動參數(shù)范圍的上限值相對較小，采取制動操作后，關(guān)節(jié)靜止的位置將距離可活動范圍的上邊界值較遠。相對地，在更為陡峭的函數(shù)曲線下，根據(jù)其所確定的安全運動參數(shù)范圍的上限值相對較大，此時采取制動操作，關(guān)節(jié)靜止的位置將距離可活動范圍的上邊界值較近。另外，在關(guān)節(jié)朝可活動范圍的下邊界方向運動的情況下，同理類推，此處不加贅述。由此可見，能夠根據(jù)用戶需求設(shè)置β值，從而改變制動的靈敏程度，使得控制過程更加人性化。
另外，
在一個優(yōu)選的實施方式中，所述當所述關(guān)節(jié)的當前運動參數(shù)超出所述當前的安全運動參數(shù)范圍時，控制所述關(guān)節(jié)制動，具體包括：
當所述關(guān)節(jié)的當前運動參數(shù)超出所述當前的安全運動參數(shù)范圍時，將所述當前角度值作為所述關(guān)節(jié)的停止角度值；
根據(jù)所述停止角度值控制所述關(guān)節(jié)制動，以使所述關(guān)節(jié)靜止在所述停止角度值所對應(yīng)的位置。
進一步地，所述根據(jù)所述停止角度值控制所述關(guān)節(jié)制動，具體包括：
根據(jù)所述停止角度值生成制動信號；所述制動信號的計算公式為：
根據(jù)所述制動信號控制所述關(guān)節(jié)制動。
需要說明的是，在實際操作過程中，當控制裝置向電機發(fā)送相應(yīng)的制動信號后，關(guān)節(jié)往往還會在慣性作用下繼續(xù)往前運動一小段距離，再緩緩?fù)Ｏ聛?。在本實施方式中，當判定關(guān)節(jié)的當前運動參數(shù)超出當前的安全運動參數(shù)范圍時，將當前角度值作為關(guān)節(jié)的停止角度值，并由控制裝置向電機發(fā)送相應(yīng)的制動信號，當關(guān)節(jié)在慣性作用下繼續(xù)往前運動一小段距離，緩緩?fù)Ｏ潞?，再使關(guān)節(jié)往回運動一段，最終靜止在停止角度值所對應(yīng)的位置，本實施方式中的制動方式較為簡單，且魯棒性較好。
相應(yīng)的，本發(fā)明實施例還提供一種機械臂的限位保護裝置，能夠?qū)崿F(xiàn)本發(fā)明實施例的提供的機械臂的限位保護方法中的所有流程。
請參閱圖4，是本發(fā)明提供的機械臂的限位保護裝置的一個實施例的結(jié)構(gòu)示意圖，所述裝置包括：
參數(shù)獲取模塊11，用于獲取機械臂的關(guān)節(jié)的當前角度值和當前運動參數(shù)；
參數(shù)范圍確定模塊12，用于根據(jù)所述關(guān)節(jié)的當前角度值確定當前的安全運動參數(shù)范圍；其中，在所述關(guān)節(jié)的可活動范圍內(nèi)，所述關(guān)節(jié)的每個角度值都一一對應(yīng)一個安全運動參數(shù)范圍；以及，
關(guān)節(jié)制動模塊13，用于當所述關(guān)節(jié)的當前運動參數(shù)超出所述當前的安全運動參數(shù)范圍時，控制所述關(guān)節(jié)制動。
本發(fā)明實施例提供的機械臂的限位保護裝置，根據(jù)機械臂的關(guān)節(jié)的當前關(guān)節(jié)角度值確定當前的安全運動參數(shù)范圍，進而在當前關(guān)節(jié)參數(shù)超出當前的安全運動參數(shù)范圍時，控制關(guān)節(jié)制動。其中，在關(guān)節(jié)的可活動范圍內(nèi)，關(guān)節(jié)的每個角度值都一一對應(yīng)一個安全運動參數(shù)范圍，可見，本發(fā)明中的安全運動參數(shù)范圍根據(jù)關(guān)節(jié)的當前角度值動態(tài)更新，有效地增強了機械臂的限位保護的可靠性。
在一個優(yōu)選的實施方式中，所述參數(shù)范圍確定模塊12具體包括：
上限值確定單元，用于根據(jù)預(yù)設(shè)的第一映射關(guān)系確定所述當前角度值下的安全運動參數(shù)范圍的上限值；其中，當所述關(guān)節(jié)的角度值大于預(yù)設(shè)的角度門限值，且越接近所述關(guān)節(jié)的可活動范圍的上邊界值時，根據(jù)所述第一映射關(guān)系所確定的安全運動參數(shù)范圍的上限值的絕對值越??；以及，
下限值確定單元，用于根據(jù)預(yù)設(shè)的第二映射關(guān)系確定所述當前角度值下的安全運動參數(shù)范圍的下限值；其中，當所述關(guān)節(jié)的角度值小于預(yù)設(shè)的角度門限值，且越接近所述關(guān)節(jié)的可活動范圍的下邊界值時，根據(jù)所述第二映射關(guān)系所確定的安全運動參數(shù)范圍的下限值的絕對值越小。
在一個優(yōu)選的實施方式中，
所述第一映射關(guān)系具體為：
所述第二映射關(guān)系具體為：
其中，
或者，在另一個優(yōu)選的實施方式中，
所述第一映射關(guān)系具體為：
所述第二映射關(guān)系具體為：
其中，
優(yōu)選地，所述關(guān)節(jié)制動模塊13具體包括：
停止角確定單元，用于當所述關(guān)節(jié)的當前運動參數(shù)超出所述當前的安全運動參數(shù)范圍時，將所述當前角度值作為所述關(guān)節(jié)的停止角度值；以及，
關(guān)節(jié)制動單元，用于根據(jù)所述停止角度值控制所述關(guān)節(jié)制動，以使所述關(guān)節(jié)靜止在所述停止角度值所對應(yīng)的位置。
進一步地，所述關(guān)節(jié)制動單元具體包括：
制動信號生成子單元，用于根據(jù)所述停止角度值生成制動信號；所述制動信號的計算公式為：
關(guān)節(jié)制動子單元，用于根據(jù)所述制動信號控制所述關(guān)節(jié)制動。
在一個優(yōu)選的實施方式中，所述關(guān)節(jié)的運動參數(shù)為所述關(guān)節(jié)的力矩參數(shù)、速度參數(shù)或角加速度參數(shù)中的任意一種；
在一個優(yōu)選的實施方式中，所述預(yù)設(shè)的角度門限值等于所述關(guān)節(jié)的可活動范圍的上邊界值和下邊界值的和的一半。
本發(fā)明實施例提供的機械臂的限位保護裝置，根據(jù)機械臂的關(guān)節(jié)的當前關(guān)節(jié)角度值確定當前的安全運動參數(shù)范圍，進而在當前關(guān)節(jié)參數(shù)超出當前的安全運動參數(shù)范圍時，控制關(guān)節(jié)制動。其中，在關(guān)節(jié)的可活動范圍內(nèi)，關(guān)節(jié)的每個角度值都一一對應(yīng)一個安全運動參數(shù)范圍，可見，本發(fā)明中的安全運動參數(shù)范圍根據(jù)關(guān)節(jié)的當前角度值動態(tài)更新，有效地增強了機械臂的限位保護的可靠性。
相應(yīng)的，本發(fā)明實施例還提供一種機器人，包括上述的機械臂的限位保護裝置。
本發(fā)明實施例提供的機器人，根據(jù)其機械臂的關(guān)節(jié)的當前關(guān)節(jié)角度值確定當前的安全運動參數(shù)范圍，若當前關(guān)節(jié)參數(shù)超出當前的安全運動參數(shù)范圍，則及時地控制相應(yīng)的關(guān)節(jié)制動。其中，在關(guān)節(jié)的可活動范圍內(nèi)，關(guān)節(jié)的每個角度值都一一對應(yīng)一個安全運動參數(shù)范圍，可見，安全運動參數(shù)范圍根據(jù)關(guān)節(jié)的當前角度值動態(tài)更新，能夠有效地增強其機械臂的限位保護的可靠性。
以上所述是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進和變形，這些改進和變形也視為本發(fā)明的保護范圍。
本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以理解實現(xiàn)上述實施例方法中的全部或部分流程，是可以通過計算機程序來指令相關(guān)的硬件來完成，所述的程序可存儲于一計算機可讀取存儲介質(zhì)中，該程序在執(zhí)行時，可包括如上述各方法的實施例的流程。其中，所述的存儲介質(zhì)可為磁碟、光盤、只讀存儲記憶體(read-onlymemory，rom)或隨機存儲記憶體(randomaccessmemory，ram)等。
- 還沒有人留言評論。精彩留言會獲得點贊！