[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

说明书

技术领域

本发明涉及一种定位系统，特别是用于机器人关节的零位位置定位系统。 

背景技术

机器人在工作的时候，控制器需要实时获得机器人各关节的位姿信息来进行轨迹规划和运动控制，但许多场合由于结构和成本的限制未能安装位姿传感器，所以控制器所需的位姿信息无法直接由传感器获得。此时，机器人各关节的姿态，只能相对于一个机器人动作前已确定的位置来比较才能确定。这个位置就是机器人各关节的零位，相当于坐标系中的零点，而机器人所有运动都是相对于该零位位置的。作为机器人所用运动的基准，零位位置的确定不但是机器人正常工作的前提条件，而且极大的影响着机器人运动的定位精度。因此，必须采用一定的方法和装置来精确确定机器人各关节的零位位置。 

现有技术教导了一种利用绝对式位置传感器的信号来确定位置的方法，对于每一个角度位置传感器会产生唯一的输出量，这样可以根据其输出信号来判断机器人关节的绝对位置。这种方法具有精度高，易操作等优点。但是绝对式检测位置传感器价格较高，并且只能够安装在机器人关节处，其输出信号复杂，接线多，会使机构复杂化。 

现有技术还教导了一种采用机械限位开关的信号来确定位置的方法。在这种方法中，关节运动到预定零位位置的时候触发限位开关，由此信号来确定零位。这种方法原理简单。但是，这种方法定位精度较低，对震动敏感，易磨损，不利于长期使用。 

现有技术还教导了一种采用光电式开关的信号来确定位置的方法。光电开关的光线接受部分和反射板，分别安装在关节的固定部分和相对运动部分，当关节运动到既定的零位位置时，光线通过反射板的反射出发光电开关产生信号。该方法响应速度快，定位精度较高，但是价格相对较高，应用环境中不能使光路受阻，因此不能用于有粉尘、水汽和油污的场合。 

此外，现有技术中还教导了利用霍尔开关捕捉霍尔信号的方法，此方法响应快、定位精度高，且能用于有油污、灰尘和水汽的条件。但是它无法消除霍尔开关回差的影响，且对元件的老化和外界干扰敏感，降低了零位的定位精度。 

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明实施例提供一种机器人关节零位位置定位系统，以解决现有技术的问题。 

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； 

其中，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。 

优选地，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。 

优选地，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。 

优选地，所述磁传感器为霍尔效应元件。 

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； 

其中，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；