[发明专利]一种确定机器人关节最大工作力矩的方法

说明书

本发明公开了一种确定机器人关节最大工作力矩的方法，包括分别求取伺服电机能够输出的最大力矩、温度限定条件下伺服电机能够输出的最大力矩、伺服母线电压限定条件下伺服电机能够输出的最大力矩、减速机允许输出的最大力矩，并将上述四个数据中取最小值作为机器人关节最大工作力矩。本发明的技术方案提出综合考虑电机，减速机，伺服的工作状态，从而得到一个更加合理的最大力矩阀值，实现提高系统的可靠性的效果，极大的提高了系统的寿命。

技术领域

本发明涉及机器人技术领域，特别涉及一种确定机器人关节最大工作力矩的方法。

背景技术

在工业机器人的实际应用场合，通常会限制关节的最大力矩阀值，在所有工况下，关节出力均不能超过这个阀值从而防止超过系统的最大出力而导致系统损坏。这个最大力矩的阀值一般为电机的最大工作力矩。但机器人系统主要包括了连杆，减速机，电机，伺服，控制器五个部分。其中连杆为机械结构，设计余量一般比较大，控制器不是机器人工作最大力矩的限制因素，减速机、电机、伺服这三个部件限制了机器人的最大出力。减速机是否能承受当前电机输入的最大力矩，电机是否能工作到标称最大力矩，伺服是否能提供足够的能量使得电机工作在最大力矩都是需要考虑的问题，而不是统一将机器人的关节最大出力限制为电机的最大力矩。

发明内容

本发明的目的是克服上述背景技术中不足，提供一种确定机器人关节最大工作力矩的方法，通过综合考虑电机的NT曲线，电机的温度，减速机的加减速转矩，伺服的母线电压，伺服功率模块的温度，伺服功率模块的工作电流从而得出一个更加可靠的最大力矩阀值，进而提高系统的可靠性。

为了达到上述的技术效果，本发明采取以下技术方案：

一种确定机器人关节最大工作力矩的方法，包括：

确定在一定温度范围内，伺服电机的转速转矩曲线相对于温度的Map图；

确定伺服的IGBT模块的最大工作电流I_max相对于伺服散热器温度的曲线，得到一定温度范围内的伺服温度电流曲线；

在机器人关节运行过程中实时采集伺服电机表面温度T_c及电机转速n，根据所述Map图确定伺服电机能够输出的最大力矩T_{max_M}；

在机器人关节运行过程中实时采样伺服散热器的温度，根据所述伺服温度电流曲线确定IGBT模块的最大工作电流I_{max_s1}，计算当前温度下伺服电机能够输出的最大力矩T_{max_s1}：

T_{max_s1}＝K_tI_{max_s1}，其中，K_t为扭矩常数；

在机器人关节运行过程中实时采集伺服的母线电压U_dc、伺服电机转速n，计算当前母线电压下IGBT模块能够输出的最大电流I_{max_s2}；

计算当前母线电压下伺服电机能够输出的最大力矩T_{max_s2}：

T_{max_s2}＝K_tI_{max_s2}，其中，K_t为扭矩常数；

确定减速机允许输出的最大力矩T_{max_r}；

取T_{max_M}，T_{max_s1}，T_{max_s2}，T_{max_r}中最小值作为机器人关节最大工作力矩；

本发明的确定机器人关节最大工作力矩的方法中，综合考虑了电机的NT曲线，电机的温度，减速机的加减速转矩，伺服的母线电压，IGBT模块的温度，IGBT模块的工作电流从而得出一个更加可靠的最大力矩阀值，实现提高系统的可靠性的目的。