[发明专利]基于霍尔开关的机器人关节初始位置精确定位系统

权利要求书

1.一种机器人关节零位位置定位系统，包括：

磁传感器，其固定于所述关节的第一旋转部件上，其位置与所述关节零位位置相对应；

磁铁，其固定于所述关节中能够相对于所述第一旋转部件转动的第二旋转部件上；

限位开关，其用于检测所述关节正向旋转的极限位置；以及

控制装置，其与所述磁传感器及限位开关连接，根据所述磁感器及限位开关输出的信号记录定位数据，并将所述关节定位到所述零位位置；

其特征在于，所述定位数据包括：

第一工作点位置，其对应于所述关节正向旋转使所述磁铁接近所述磁传感器时，所述磁传感器输出信号发生跳变的位置；

第二工作点位置，其对应于所述关节反向旋转使所述磁铁接近所述磁传感器时，所述磁传感器输出信号发生跳变的位置。

2.根据权利要求1所述的定位系统，其特征在于，所述零位位置对应于所述第一工作点位置与所述第二工作点位置之间的中点。

3.根据权利要求1所述的定位系统，其特征在于，所述定位数据还包括：

第一释放点位置，其对应于所述关节正向旋转使所述磁铁远离所述磁传感器时，所述磁传感器输出信号发生跳变的位置；

第二释放点位置，其对应于所述关节反向旋转使所述磁铁远离所述磁传感器时，所述磁传感器输出信号发生跳变的位置。

4.根据权利要求1-3之一所述的定位系统，其特征在于，所述磁传感器为霍尔效应元件。

5.一种机器人关节零位位置定位方法，所述机器人关节包括：

磁传感器，其固定于所述关节的第一旋转部件上，其位置与所述关节零位位置相对应；

磁铁，其固定于所述关节中能够相对于所述第一旋转部件转动的第二旋转部件上；

限位开关，其用于检测所述关节正向旋转的极限位置；以及

关节控制器，其与所述磁传感器及限位开关连接，根据所述磁传感器及限位开关输出的信号记录定位数据，并将所述关节定位到所述零位位置；

其特征在于，所述定位数据包括：

第一工作点位置，其对应于所述关节正向旋转使所述磁铁接近所述磁传感器时，所述磁传感器输出信号发生跳变的位置；

第二工作点位置，其对应于所述关节反向旋转使所述磁铁接近所述磁传感器时，所述磁传感器输出信号发生跳变的位置；

所述定位方法包括如下步骤：

机器人在上电工作后，中央控制系统向关节控制器发出找零位位置指令；

所述关节控制器查询所述磁传感器和限位开关的信号，随后控制所述关节旋转，将所述关节定位到所述零位位置。

6.根据权利要求5所述的定位方法，其特征在于，当所述查询到的所述磁传感器的信号表明所述关节处于所述零位位置下时，所述定位方法进一步包括如下步骤：

使关节朝正向转动，当所述磁传感器的信号发生跳变时，即到达第一释放点位置时，所述关节控制器控制关节继续转动一个角度，之后再控制关节的电机反转，此时关节转动方向为负方向；

检测所述磁传感器信号，当所述磁传感器的信号发生跳变时，即到达第二工作点位置时，所述关节控制器记录此时位置；

使关节继续朝负方向转动，当所述磁传感器的信号发生跳变时，即到达第二释放点位置，控制器控制电机继续运动一个角度，之后再控制电机反转，此时关节运动方向为正向；

检测所述磁传感器信号，当所述磁传感器的信号发生跳变时，即到达第一工作点位置时，所述关节控制器记录此时位置，根据之前所记录的所述第二工作点位置，算出两点的中点的位置作为零位位置；

当关节转动到所述中点的位置时，保持电机转向，开始捕捉增量编码器Z脉冲信号；

捕捉到Z脉冲信号的同时，关节停止转动，此时的位置是唯一的，记录当前位置，从而将机器人关节定位到零位位置。

7.根据权利要求5所述的定位方法，其特征在于，当所述查询到的所述磁传感器的信号表明所述关节未处于关节零位下时，所述方法进一步包括如下步骤：

使关节朝正方向转动，不断查询所述磁传感器的信号和所述限位开关的信号，若所述磁传感器的信号先跳变，则认为所述关节处于所述零位位置的负方向上，若所述限位开关的信号先跳变，则认为所述关节处于所述零位位置的正方向上。