[发明专利]机械臂的控制系统和机械臂

说明书

本发明提供了一种机械臂的控制系统，包括：芯片，所述芯片包括正弦电流寄存器和逆电磁势感应寄存器；微处理器，与所述正弦电流寄存器和所述逆电磁势感应寄存器分别进行通信，所述微处理器访问所述正弦电流寄存器，调整输出电流以使电流输出与机械臂的扭矩相匹配；所述微处理器还访问所述逆电磁势感应寄存器，用于设置转速和扭矩的逆电磁势级别，以控制所述机械臂在扭矩负载达到实际极限时，以及所述机械臂在保持姿势时的电流。

技术领域

本发明涉及机器人领域，具体而言，涉及一种机械臂的控制系统和机械臂。

背景技术

目前，移动机器人的电池容量有限，频繁运动的机械臂的电流巨大，严重影响了机器人的使用时间和寿命。为了应对功耗问题，现有技术方案是通过增加电池体积或者减少机械臂自由度（轴数）或者是降低功率实现的。但是，电池体积增大，容易产生机身过热，增加售后安装更换难度，使用中的安全隐患也容易出现。减少机械臂自由度，很多姿态无法形成和保持，没有实际价值。降低功率减少了应用场所。即，现有技术无法解决机械臂的电流巨大的技术问题。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种机械臂的控制系统和机械臂，以解决现有技术中机械臂的电流比较大的问题。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种机械臂的控制系统，包括：芯片，所述芯片包括正弦电流寄存器和逆电磁势感应寄存器；微处理器，与所述正弦电流寄存器和所述逆电磁势感应寄存器分别进行通信，所述微处理器访问所述正弦电流寄存器，调整输出电流以使电流输出与机械臂的扭矩相匹配；所述微处理器还访问所述逆电磁势感应寄存器，用于设置转速和扭矩的逆电磁势级别，以控制所述机械臂在扭矩负载达到实际极限时，以及所述机械臂在保持姿势时的电流。

可选地，所述系统还包括：计步器，设置在所述芯片内部；磁编码传感器，与所述芯片进行通信，用于结合所述计步器的数据判断步进电机是否丢步。

可选地，所述磁编码传感器通过ABN接口与所述芯片相连接，在电路板上所述磁编码传感器安装在与所述芯片相对的另外一侧，所述磁编码传感器正对步进电机轴心设置。

可选地，所述系统还包括：力矩测量传感器和力反馈传感器，设置在所述机械臂上，用于测量力矩和进行力反馈。

可选地，所述力矩测量传感器和所述力反馈传感器分别设置有电磁接口，用于将所述力矩测量传感器和所述力反馈传感器连接至所述机械臂上。

可选地，所述系统还包括：光电开关，设置在所述芯片上，用于在被触发后向所述微处理器上报触发事件和事件发生位置，其中，所述触发事件表示机械臂转到预设位置，所述事件发生位置表示发生触发事件时，步进电机相对于开机时旋转的步数。

可选地，所述微处理器通过SPI和IO口与所述芯片通信，用于对所述芯片进行参数配置，或者发送/接收信息。

可选地，所述系统还包括：电压转换电路，与所述芯片、所述微处理器和所述磁编码传感器均连接，用于供电。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供一种机械臂，包括：上述机械臂的控制系统；步进电机，与所述控制系统相连接，用于在所述控制系统的控制下驱动所述机械臂运动。

可选地，所述步进电机用于控制所述机械臂的关节的自由度，所述机械臂还包括舵机，用于控制所述机械臂手爪的自由度。

本实施例根据电机运动轴相位输出相应比例电流的正弦电流地址寄存器来控制电流输出，使得电流输出相位曲线是正弦波的关系。同时，减少电机运行中出现的丢步情况也可以减少电流的无用输出。通过磁编码寄存器，辅助确定电机运行的步数是否符合程序要求。大大提高了运行时步数的正确率，出现失步时配合光电传感器的限位位置，也便于程序修正。进一步地，通过对电磁爪增加力反馈传感器，可以防止电磁爪过载，对它保护，并减少过载电流的损耗。开启逆电磁势防止电机过载功能。