【技術實現步驟摘要】
本申請屬于機械臂，尤其涉及一種非模塊化關節機械臂編碼器監控方法和系統。
技術介紹
1、近些年，機械臂系統在核工業、航天等特種行業的應用日趨普及化。該類行業具有安全風險高、對設備安全等級要求高的特點，對核心部件、易損壞部件常有冗余備份的需求。
2、編碼器為機械臂伺服電機最重要的傳感器，編碼器通過采集的伺服電機旋轉位置信息，與伺服驅動器共同實現對伺服電機位置、速度和加速度的精確控制。編碼器對位置信息的錯誤采集或者錯誤傳輸，可能會導致機械臂運動意圖不可預估，嚴重時甚至會導致機械臂關節高速異常旋轉。因此，對于安全等級要求極高的行業，需要對伺服電機編碼器進行監控。
3、目前，對于小負載機械臂可使用配有雙編碼器的模塊化關節電機，該類電機集成了諧波減速器、伺服電機、伺服驅動器、兩個編碼器，伺服驅動器可完成對兩個編碼器所采集數據的讀取，從而實現雙編碼器數值之間的互相監控，排除編碼器數據異常風險。然而，由于模塊化關節電機輸出功率較小，并不適用大負載機械臂系統。現階段大功率機械臂系統為了保證機械臂的控制精度，各關節采用高剛度、大體積的rv減速器，且部分動力傳動系統機構復雜(尤其是四、五、六軸)，無法實現機械臂各關節的模塊設計。此外，適用于大負載機械臂的伺服電機僅集成了一個編碼器，且與之匹配的伺服驅動器也僅可提供一個編碼器的數據接口，故無法通過伺服驅動器實現雙編碼器數據之間的互相監控。對于核工業、航天等特殊行業，對大負載機械臂伺服電機編碼器數值的監控非常必要。
技術實現思路
1、
2、為了解決上述問題，根據本專利技術的一個方面，提供了一種非模塊化關節機械臂編碼器監控方法，非模塊化關節機械臂包括伺服電機、伺服驅動器、第一編碼器、減速器，通過第一編碼器對伺服電機進行數據采集，得到第一位置信息和第一速度信息，監控方法包括：步驟s1，通過第二編碼器對伺服電機的輸出端進行數據采集，得到第二位置信息和第二速度信息，第二編碼器擴展設置于伺服電機輸出軸段；步驟s2，通過雙編碼器數據采集模塊，采集第一位置信息、第一速度信息、第二位置信息、第二速度信息；步驟s3，通過邏輯模塊，計算第一位置信息、第二位置信息之差得到第一差值，計算第一速度信息、第二速度信息之差得到第二差值，將第一差值、第二差值和預設定急停條件進行比對，當滿足急停條件時，急停機械臂。
3、進一步地，上述第二編碼器設置于伺服電機和減速器之間，第二編碼器為超薄中空磁編碼器。
4、進一步地，上述步驟s2包括：通過上位機與伺服驅動器的通信完成對第一編碼器的數據采集；通過io模塊完成對第二編碼器的數據采集。
5、進一步地，上述急停條件包括：第一差值的絕對值和第二差值的絕對值中的任一個大于預設的相應閾值。
6、進一步地，上述步驟s3包括：先進行第一差值與對應第一閾值的比對，再進行第二差值與對應第二閾值的比對；當滿足急停條件時，控制模塊發出急停信號，出發機械臂急停。
7、根據本專利技術的另一個方面，提供了一種非模塊化關節機械臂編碼器監控系統，非模塊化關節機械臂包括減速器、伺服電機、伺服驅動器和第一編碼器，通過第一編碼器對伺服電機進行數據采集，得到第一位置信息和第一速度信息，監控系統包括：第二編碼器，通過第二編碼器對伺服電機的輸出端進行數據采集，得到第二位置信息和第二速度信息，第二編碼器擴展設置于伺服電機輸出軸段；雙編碼器數據采集模塊，通過雙編碼器數據采集模塊對第一編碼器和第二編碼器分別進行數據采集，得到第一編碼器和第二編碼器數據；雙編碼器數據采集模塊，通過雙編碼器數據采集模塊，采集第一位置信息、第一速度信息、第二位置信息、第二速度信息；邏輯模塊，通過邏輯模塊，計算第一位置信息、第二位置信息之差得到第一差值，計算第一速度信息、第二速度信息之差得到第二差值，將第一差值、第二差值和預設定急停條件進行比對，當滿足急停條件時，急停機械臂。
8、進一步地，上述第二編碼器設置于伺服電機和減速器之間，第二編碼器為超薄中空磁編碼器。
9、進一步地，通過上位機與伺服驅動器的通信完成對第一編碼器的數據采集；通過io模塊完成對第二編碼器的數據采集。
10、進一步地，上述急停條件包括：第一差值的絕對值和第二差值的絕對值中的任一個大于預設的相應閾值。
11、進一步地，先進行第一差值與對應第一閾值的比對，再進行第二差值與對應第二閾值的比對；監控系統還包括控制模塊，當滿足急停條件時，控制模塊發出急停信號，出發機械臂急停。
12、本專利技術以非模塊化關節機械臂為使用背景，提出了一種易于擴展的低成本的非模塊化關節機械臂編碼器監控方法。本方法不僅適用于大負載機械臂，對于小負載非模塊化關節機械臂同樣可采用該方法實現對伺服電機編碼器的數值監控。本方法并不要求伺服電機具有雙編碼器配置，也不要求伺服驅動器具有雙編碼器數據采集能力，可方便地將市場上現有的絕大數工業機械臂改造為具備雙編碼器冗余安全配置的機械臂系統。
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1.一種非模塊化關節機械臂編碼器監控方法，所述非模塊化關節機械臂包括伺服電機、伺服驅動器、第一編碼器、減速器，通過所述第一編碼器對所述伺服電機進行數據采集，得到第一位置信息和第一速度信息，其中，所述監控方法包括：
2.根據權利要求1所述的非模塊化關節機械臂編碼器監控方法，其特征在于，所述第二編碼器設置于所述伺服電機和所述減速器之間，所述第二編碼器為超薄中空磁編碼器。
3.根據權利要求1所述的非模塊化關節機械臂編碼器監控方法，其特征在于，所述步驟S2包括：
4.根據權利要求1所述的非模塊化關節機械臂編碼器監控方法，其特征在于，所述急停條件包括：
5.根據權利要求4所述的非模塊化關節機械臂編碼器監控方法，其特征在于，所述步驟S3包括：
6.一種非模塊化關節機械臂編碼器監控系統，所述非模塊化關節機械臂包括減速器、伺服電機、伺服驅動器和第一編碼器，通過所述第一編碼器對所述伺服電機進行數據采集，得到第一位置信息和第一速度信息，其中，所述監控系統包括：
7.根據權利要求6所述的非模塊化關節機械臂編碼器監控系統，其特征在于
8.根據權利要求6所述的非模塊化關節機械臂編碼器監控系統，其特征在于，通過上位機與所述伺服驅動器的通信完成對所述第一編碼器的數據采集；通過IO模塊完成對所述第二編碼器的數據采集。
9.根據權利要求6所述的非模塊化關節機械臂編碼器監控系統，其特征在于，所述急停條件包括：
10.根據權利要求9所述的非模塊化關節機械臂編碼器監控系統，其特征在于，先進行所述第一差值與對應第一閾值的比對，再進行所述第二差值與對應第二閾值的比對；
...【技術特征摘要】
1.一種非模塊化關節機械臂編碼器監控方法，所述非模塊化關節機械臂包括伺服電機、伺服驅動器、第一編碼器、減速器，通過所述第一編碼器對所述伺服電機進行數據采集，得到第一位置信息和第一速度信息，其中，所述監控方法包括：
2.根據權利要求1所述的非模塊化關節機械臂編碼器監控方法，其特征在于，所述第二編碼器設置于所述伺服電機和所述減速器之間，所述第二編碼器為超薄中空磁編碼器。
3.根據權利要求1所述的非模塊化關節機械臂編碼器監控方法，其特征在于，所述步驟s2包括：
4.根據權利要求1所述的非模塊化關節機械臂編碼器監控方法，其特征在于，所述急停條件包括：
5.根據權利要求4所述的非模塊化關節機械臂編碼器監控方法，其特征在于，所述步驟s3包括：
6.一種非模塊化關節機械臂編碼器監控系統，所述非模塊化關節機械臂包...
【專利技術屬性】
技術研發人員：楊譜，于傳友，劉大勇，張文軒，王迎春，楊南基，
申請(專利權)人：中國空間技術研究院杭州中心，
類型：發明
國別省市：
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