[发明专利]基于电流力矩混合传感的机械臂关节柔性控制装置及方法

权利要求书

1.一种基于电流力矩混合传感的机械臂关节柔性控制装置，其特征在于：包括关节驱动控制器、关节电流传感器模块、关节力矩传感器模块；关节电流传感器模块采集关节电机三相电流，当三相电流发生变化时，关节力矩传感器模块开始采集力矩数据，并送至关节驱动控制器；关节驱动控制器根据力矩数据判断关节是否受到外力作用；当判断受到外力作用时，关节电流传感器模块采集关节电机驱动电路的功率电流，关节驱动控制器根据采集到的关节电机驱动电路的功率电流计算获得计算机械臂关节的运动角度，并控制机械臂关节运动。

2.根据权利要求1所述的一种基于电流力矩混合传感的机械臂关节柔性控制装置，其特征在于：所述关节力矩传感器模块包括内环、外环、N个弹性梁和N组力矩传感器；弹性梁连接内环和外环，力矩传感器放置于弹性梁上，每个弹性梁对应一组力矩传感器；内环与本机械臂关节的关节电机输出轴固定，外环连接下一个机械臂关节；力矩传感器的导线通过位于内环中心的中孔穿过结构件和关节输出轴接入关节驱动控制器；N为大于等于3的正整数。

3.根据权利要求2所述的一种基于电流力矩混合传感的机械臂关节柔性控制装置，其特征在于：所述力矩传感器由一对应变电阻对称分布在对应的弹性梁的两侧。

4.根据权利要求2所述的一种基于电流力矩混合传感的机械臂关节柔性控制装置，其特征在于：所述力矩传感器为三组，三组力矩传感器所在的弹性梁夹角成120°圆周分布。

5.根据权利要求2-4任一所述的一种基于电流力矩混合传感的机械臂关节柔性控制装置，其特征在于：所述内环、外环和N个弹性梁一体成型，材料选用铝合金。

6.一种基于电流力矩混合传感的机械臂关节柔性控制方法，其特征在于步骤如下：

1)关节电流传感器模块采集关节电机三相电流，当三相电流发生变化时，关节力矩传感器模块开始采集力矩数据，并送至关节驱动控制器；

2)关节驱动控制器根据力矩数据判断关节是否受到外力作用；

3)当判断受到外力作用时，关节电流传感器模块采集关节电机驱动电路的功率电流，关节驱动控制器根据采集到的关节电机驱动电路的功率电流计算获得计算机械臂关节的运动角度，并控制机械臂关节运动。

7.根据权利要求6所述的一种基于电流力矩混合传感的机械臂关节柔性控制方法，其特征在于：所述判断三相电流发生变化的判据是：变化量大于10％或者大于10mA。

8.根据权利要求6所述的一种基于电流力矩混合传感的机械臂关节柔性控制方法，其特征在于：关节驱动控制器根据力矩数据判断关节是否受到外力作用的具体过程为：读取N路力矩传感器的力矩数据，如果N路受力方向相同，且N路力矩传感器受力最大值与最小值之差小于最小值的一倍，则判定为受到外力作用。

9.根据权利要求6-8任一所述的一种基于电流力矩混合传感的机械臂关节柔性控制方法，其特征在于：计算获得计算机械臂关节的运动角度的具体过程为：读取关节电机驱动电路的功率电流增量百分比乘以360°。