本發(fā)明涉及工廠自動化技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種多關(guān)節(jié)桁架機器人的同步控制系統(tǒng)及其控制方法。

背景技術(shù)：

多電機同步系統(tǒng)是現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用比較廣泛的電控系統(tǒng)，它廣泛應(yīng)用于數(shù)控機床、工業(yè)縫紉機、機器人以及火控等領(lǐng)域。隨著工業(yè)生產(chǎn)線自動化程度和控制精度要求的提高，對伺服控制系統(tǒng)的實時性、協(xié)作性和精準性也提出了更高的要求，因此越來越多地場合需要兩臺或者多臺電機同時工作來達到保證精度、提高性能的目的。這其中，多電機同步系統(tǒng)最典型的應(yīng)用就是工業(yè)機器人。中國發(fā)明專利CN104440910B公開了一種實現(xiàn)機器人雙手臂同步控制的方法及系統(tǒng)，提高了機器人的同步控制性能。但是，這種控制系統(tǒng)對于檢測誤差沒有有效的抑制手段，導(dǎo)致檢測誤差對于控制精度的影響較大。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種多關(guān)節(jié)桁架機器人的同步控制系統(tǒng)及其控制方法，能夠解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，降低了檢測誤差對于控制進度的影響。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案如下。

一種多關(guān)節(jié)桁架機器人的同步控制系統(tǒng)，包括設(shè)置在活動關(guān)節(jié)上 的驅(qū)動電機，活動關(guān)節(jié)串聯(lián)設(shè)置，驅(qū)動電機設(shè)置在活動關(guān)節(jié)的驅(qū)動端，活動關(guān)節(jié)的驅(qū)動端和隨動端分別設(shè)置有一個支架機構(gòu)，支架機構(gòu)上設(shè)置有振動傳感器、加速度傳感器，控制器分別與各個振動傳感器和加速度傳感器通訊連接。

作為優(yōu)選，所述支架機構(gòu)包括固定在活動關(guān)節(jié)上的底座，底座通過兩個對稱設(shè)置的支撐板固定連接有頂板，支撐板與底座的夾角為65°～75°，底座和頂板之間還連接有彈簧體，彈簧體在底座和頂板之間保持壓縮狀態(tài)，頂板內(nèi)設(shè)置有空腔，空腔填充有橡膠部，振動傳感器和加速度傳感器安裝在頂板的頂部。

一種上述的多關(guān)節(jié)桁架機器人的同步控制系統(tǒng)的控制方法，包括以下步驟：

A、在機器人動作時，振動傳感器和加速度傳感器將測量位置的振動數(shù)據(jù)和加速度數(shù)據(jù)傳輸至控制器；

B、控制器將位于同一活動關(guān)節(jié)兩端的振動數(shù)據(jù)圖形和加速度數(shù)據(jù)圖形分別進行對比，去除數(shù)據(jù)圖形中差異超出閾值的數(shù)據(jù)分量；

C、將經(jīng)過步驟B處理過的振動數(shù)據(jù)和加速度數(shù)據(jù)分別進行迭代處理，消除數(shù)據(jù)中的干擾分量；

D、使用經(jīng)過步驟C處理過的振動數(shù)據(jù)對加速度數(shù)據(jù)進行分離處理，得出目標加速度數(shù)據(jù)；

E、控制器6使用目標加速度對各個驅(qū)動電機的轉(zhuǎn)速進行調(diào)整。

作為優(yōu)選，步驟C中，對于振動數(shù)據(jù)的迭代使用如下迭代函數(shù)，

F′(x)＝F(x+t)sin(ωπx)+F(x-t)sin(ωπx+k₁)，

其中，ω為振動數(shù)據(jù)中占比最大的基頻頻率，k₁為常數(shù)，t為采樣時間。

作為優(yōu)選，步驟C中，對于加速度數(shù)據(jù)的迭代使用如下迭代函數(shù)，

G′(x)＝G(x+t)tan(x-t)+G(x-t)tan(x+t)，

其中，t為采樣時段。

作為優(yōu)選，步驟D中，對加速度數(shù)據(jù)進行分離處理的處理函數(shù)為，

$F^{\′\′}\left(x\right)=\underset{i=1}{\overset{n}{\Σ}}\[F^{\′}\left(x\right)-k_2{G}^{\′}(x+t_n)\],$

其中，k₂為常數(shù)，t_n為取樣點。

采用上述技術(shù)方案所帶來的有益效果在于：本發(fā)明通過設(shè)置振動傳感器和加速度傳感器對多關(guān)節(jié)的桁架機器人進行運動控制。支架機構(gòu)可以有效過濾外部的振動干擾，從而提高傳感器的檢測精度?？刂破魍ㄟ^對振動數(shù)據(jù)和加速度數(shù)據(jù)的圖形對比，可以對利用同一活動關(guān)節(jié)上兩類數(shù)據(jù)的差異排除其中明顯的干擾信號分量。然后利用同一類數(shù)據(jù)的迭代處理，可以抑制由于串行活動關(guān)節(jié)對于誤差的放大效果。最后通過振動數(shù)據(jù)對加速度數(shù)據(jù)進行分離處理，將加速度數(shù)據(jù)中包含的振動分量進行分離，從而實現(xiàn)了對于檢測信號中干擾分量的有效剝離，提高了控制器對于驅(qū)動電機控制的精度。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的一個具體實施方式的原理圖。

圖2是本發(fā)明的一個具體實施方式中支架機構(gòu)的結(jié)構(gòu)圖。

圖中：1、活動關(guān)節(jié)；2、驅(qū)動電機；3、支架機構(gòu)4、振動傳感 器；5、加速度傳感器；6、控制器；7、底座；8、支撐板；9、頂板；10、彈簧體；11、空腔；12、橡膠部。

具體實施方式

參照圖1-2，本發(fā)明的一個具體實施方式包括，設(shè)置在活動關(guān)節(jié)1上的驅(qū)動電機2，活動關(guān)節(jié)1串聯(lián)設(shè)置，驅(qū)動電機2設(shè)置在活動關(guān)節(jié)1的驅(qū)動端，活動關(guān)節(jié)1的驅(qū)動端和隨動端分別設(shè)置有一個支架機構(gòu)3，支架機構(gòu)3上設(shè)置有振動傳感器4、加速度傳感器5，控制器6分別與各個振動傳感器4和加速度傳感器5通訊連接。支架機構(gòu)3包括固定在活動關(guān)節(jié)1上的底座7，底座7通過兩個對稱設(shè)置的支撐板8固定連接有頂板9，支撐板8與底座7的夾角為71°，底座7和頂板9之間還連接有彈簧體10，彈簧體10在底座7和頂板9之間保持壓縮狀態(tài)，頂板9內(nèi)設(shè)置有空腔11，空腔11填充有橡膠部12，振動傳感器4和加速度傳感器5安裝在頂板9的頂部。

彈簧體10的彈性系數(shù)為2300N/mm,彈簧體10的壓縮量為3mm～5mm。

一種上述的多關(guān)節(jié)桁架機器人的同步控制系統(tǒng)的控制方法，包括以下步驟：

A、在機器人動作時，振動傳感器4和加速度傳感器5將測量位置的振動數(shù)據(jù)和加速度數(shù)據(jù)傳輸至控制器；

B、控制器6將位于同一活動關(guān)節(jié)1兩端的振動數(shù)據(jù)圖形和加速度數(shù)據(jù)圖形分別進行對比，去除數(shù)據(jù)圖形中差異超出閾值的數(shù)據(jù)分量；

C、將經(jīng)過步驟B處理過的振動數(shù)據(jù)和加速度數(shù)據(jù)分別進行迭代處理，消除數(shù)據(jù)中的干擾分量；

D、使用經(jīng)過步驟C處理過的振動數(shù)據(jù)對加速度數(shù)據(jù)進行分離處理，得出目標加速度數(shù)據(jù)；

E、控制器6使用目標加速度對各個驅(qū)動電機2的轉(zhuǎn)速進行調(diào)整。

步驟C中，對于振動數(shù)據(jù)的迭代使用如下迭代函數(shù)，

F′(x)＝F(x+t)sin(ωπx)+F(x-t)sin(ωπx+k₁)，

其中，ω為振動數(shù)據(jù)中占比最大的基頻頻率，k₁為常數(shù)，t為采樣時間。

步驟C中，對于加速度數(shù)據(jù)的迭代使用如下迭代函數(shù)，

G′(x)＝G(x+t)tan(x-t)+G(x-t)tan(x+t)，

其中，t為采樣時段。

步驟D中，對加速度數(shù)據(jù)進行分離處理的處理函數(shù)為，

$F^{\′\′}\left(x\right)=\underset{i=1}{\overset{n}{\Σ}}\[F^{\′}\left(x\right)-k_2{G}^{\′}(x+t_n)\],$

其中，k₂為常數(shù)，t_n為取樣點。

步驟E中，控制器6使用目標加速度對各個驅(qū)動電機2的轉(zhuǎn)速進行調(diào)整時，采用閉環(huán)調(diào)整的方式，調(diào)整的傳遞函數(shù)為

$G\left(s\right)=\frac{k_4}{e^{\frac{\mathrm{\σ}I}{2\mathrm{\π}}}{s}^2+s+k_3},$

其中，σ為本次調(diào)整過程中加速度的預(yù)期均值，I為調(diào)整對象驅(qū)動電 機的轉(zhuǎn)動慣量，k₃和k₄為常數(shù)。

本發(fā)明可以規(guī)避檢測過程中產(chǎn)生的檢測誤差對調(diào)整過程的影響，解決了現(xiàn)有多關(guān)節(jié)機器人調(diào)整過程中誤差在各個活動關(guān)節(jié)中的傳遞并快速放大的問題，提高對于多關(guān)節(jié)桁架機器人的控制精度。

在本發(fā)明的描述中，需要理解的是，術(shù)語“縱向”、“橫向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底”、“內(nèi)”、“外”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對本發(fā)明的限制。

上述描述僅作為本發(fā)明可實施的技術(shù)方案提出，不作為對其技術(shù)方案本身的單一限制條件。