一种机器人电机的定位方法

摘要

本发明提供一种机器人电机的定位方法，所述方法包括在电机转子轴末端设置第一绝对位置编码器；所述转子轴末端还连接有用于减速的齿轮组，在所述齿轮组外侧齿轮的顶部设有第二绝对位置编码器；待电机上电时，同时获取所述第一编码器的角度值a及所述第二编码器的角度值b；将360度平均分为6个区间，并判断值b的具体区间；当值b介于两区间的中间值时，判断值b落入前一区间或后一区间；计算真实角度值c，真实角度值c＝值b的区间值×编码器精度+值a；将真实角度值c带入机器人电机的控制算法，得到当前电机输出端的绝对位置。

权利要求

1.一种机器人电机的定位方法，其特征在于，所述方法包括：在电机转子轴末端设置第一绝对位置编码器；

所述转子轴末端还连接有用于减速的齿轮组，在所述齿轮组外侧齿轮的顶部设有第二绝对位置编码器；

待电机上电时，同时获取所述第一绝对位置编码器的角度值a及所述第二绝对位置编码器的角度值b；

将360度平均分为6个区间，并判断值b的具体区间；

当值b介于两区间的中间值时，判断值b落入前一区间或后一区间；

计算真实角度值c，真实角度值c=值b的区间值×编码器精度＋值a；

将真实角度值c带入机器人电机的控制算法，得到当前电机输出端的绝对位置。

2.根据权利要求1所述的机器人电机的定位方法，其特征在于，所述第一绝对位置编码器与所述第二绝对位置编码器均为MA702编码器，包括磁片与霍尔磁感应芯片。

3.根据权利要求2所述的机器人电机的定位方法，其特征在于，在电机转子轴末端固装有端部齿轮，所述第一绝对位置编码器的磁片设置于所述端部齿轮的末端；在所述端部齿轮的上部设有电路板，所述第一绝对位置编码器的霍尔磁感应芯片设于所述电路板内与所述磁片相对的位置。

4.根据权利要求3所述的机器人电机的定位方法，其特征在于，所述齿轮组包括齿轮一、齿轮二和齿轮三，该齿轮一与所述端部齿轮配合，所述齿轮二与所述齿轮一同轴，该齿轮三与所述齿轮二相配合；所述第二绝对位置编码器的磁片设置于所述齿轮三的顶部，所述第二绝对位置编码器的霍尔磁感应芯片设于所述电路板内与所述磁片相对的位置。

5.根据权利要求4所述的机器人电机的定位方法，其特征在于，所述端部齿轮与所述齿轮一的齿数比为18：36，所述齿轮二与所述齿轮三的齿数比为12：36。

6.根据权利要求5所述的机器人电机的定位方法，其特征在于，所述第一绝对位置编码器的磁片与所述第二绝对位置编码器的磁片位于同一水平面。

7.根据权利要求6所述的机器人电机的定位方法，其特征在于，将360度平均分成6个区间[0,1,2,3,4,5]，计算值b落入6个区间中某一个具体区间。

8.根据权利要求7所述的机器人电机的定位方法，其特征在于，当值b介于两区间的中间值时，用值a做判断，若值a大于180度，则值b落入后一区间；若值a小于180度，则值b落入前一区间。

9.根据权利要求8所述的机器人电机的定位方法，其特征在于，所述MA702编码器的精度为4096，真实角度值c=值b的区间值×4096＋值a。

说明书

一种机器人电机的定位方法

技术领域

[0001] 本发明涉及机器人技术领域，尤其涉及一种机器人电机的定位方法。

背景技术

[0002] 现有的足式机器人或机械臂电机，内置有行星减速机，从而使减速机输出端和电机转子之间有速度/位移差。

[0003] 目前，机器人电机普遍采用的是单一绝对位置编码算法。以海泰机电HT‑03电机为例：在电机转子轴末端连接有磁片，在所述磁片正上方1mm处电路板上，装有一片霍尔磁感
应芯片，它就是电机的绝对位置编码器，通过直接读取芯片的数据，将电机转子的角度位置
实时解算出来。

[0004] 但是，由于机器人电机内置1：6行星减速器，电机转子转动6圈，电机输出端才转动1圈。这导致电机输出端每转动60度，安装在电机转子上的绝对位置编码器都会报告一个同
样的数据。电机转动一圈，有6个位置都会得到同样的传感器读数。

[0005] 机器人在通电初始化时可能会因为以上原因，无法在加电初始化时正确获取减速机输出端的绝对位置，又因为安装电机时由于紧固部件的限制，不可能将角度严格设置在
规定角度的范围正中间，从而引起机器人错误的动作，可能会导致严重后果，例如硬件损坏
等。

[0006] 因此，如何避免机器人电机在启动时因误判位置而发生事故，成为了目前继续解决的技术问题。

发明内容

[0007] 为解决上述问题，本发明提供一种机器人电机的定位方法，通过使用双重绝对位置编码器算法，解决了机器人电机在启动时因误判位置而发生事故的技术问题，避免了机
器人在启动或关闭时需要将电机复位的操作。

[0008] 为了实现上述目的，本发明提供的具体技术方案如下：

[0009] 本申请提供了一种机器人电机的定位方法，所述方法包括：

[0010] 在电机转子轴末端设置第一绝对位置编码器；

[0011] 所述转子轴末端还连接有用于减速的齿轮组，在所述齿轮组外侧齿轮的顶部设有第二绝对位置编码器；

[0012] 待电机上电时，同时获取所述第一编码器的角度值a及所述第二编码器的角度值b；

[0013] 将360度平均分为6个区间，并判断值b的具体区间；

[0014] 当值b介于两区间的中间值时，判断值b落入前一区间或后一区间；

[0015] 计算真实角度值c，真实角度值c＝值b的区间值×编码器精度+值a；

[0016] 将真实角度值c带入机器人电机的控制算法，得到当前电机输出端的绝对位置。

[0017] 优选的，所述第一绝对位置编码器与所述第二绝对位置编码器均为MA702编码器，包括磁片与霍尔磁感应芯片。

[0018] 优选的，在电机转子轴末端固装有端部齿轮，所述第一绝对位置编码器的磁片设置于所述端部齿轮的末端；在所述端部齿轮的上部设有电路板，所述第一绝对位置编码器
的霍尔磁感应芯片设于所述电路板内与所述磁片相对的位置。

[0019] 优选的，所述齿轮组设有与所述端部齿轮配合的齿轮一，与所述齿轮一同轴的齿轮二与齿轮三相配合；所述第二绝对位置编码器的磁片设置于所述齿轮三的顶部，所述第
二绝对位置编码器的霍尔磁感应芯片设于所述电路板内与所述磁片相对的位置。

[0020] 最好，所述端部齿轮与所述齿轮一的齿数比为18：36，所述齿轮二与所述齿轮三的齿数比为12：36。

[0021] 优选的，所述第一绝对位置编码器的磁片与所述第二绝对位置编码器的磁片位于同一水平面。

[0022] 优选的，将360度平均分成6个区间[0,1,2,3,4,5]，计算值b落入6个区间中某一个具体区间。

[0023] 优选的，当值b介于两区间的中间值时，用值a做判断，若值a大于180度，则值b落入后一区间；若值a小于180度，则值b落入前一区间。

[0024] 最好，所述MA702编码器的精度为4096，真实角度值c＝值b的区间值×4096+值a。

[0025] 本发明的有益效果是提供了一种机器人电机的定位方法，基于重新设计的机器人电机结构，以及两个绝对位置编码器的相互配合，通过双重绝对位置编码器的算法，够解决
机器人电机遇到的绝对位置不准的问题，防止机器人电机在上电启动时，因为误判位置而
发生危险事故；并可以灵活的设定电机的初始化位置，使其不再有唯一的电机位置原点；避
免了机器人在启动或关闭时需要将电机复位的操作。

[0026] 应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请。

附图说明

[0027] 图1是本申请一种优选实施例中机器人电机的结构示意图；

[0028] 图2是本申请一种优选实施例中机器人电机去掉上盖及电路板的轴侧结构示意图。

具体实施方式

[0029] 下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申
请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施
例，都属于本申请保护的范围。

[0030] 附图中所示的流程图仅是示例说明，不是必须包括所有的内容和操作/步骤，也不是必须按所描述的顺序执行。例如，有的操作/步骤还可以分解、组合或部分合并，因此实际
执行的顺序有可能根据实际情况改变。

[0031] 应当理解，在此本申请说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本申请。如在本申请说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下
文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。

[0032] 术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”和“竖着”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为
了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方
位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

[0033] 还应当进理解，在本申请说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。

[0034] 本申请的实施例提供了一种机器人电机的定位方法，通过使用双重绝对位置编码器算法，解决了机器人电机在启动时因误判位置而发生事故的技术问题，避免了机器人在
启动或关闭时需要将电机复位的操作。

[0035] 下面结合附图，对本申请的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

[0036] 参照图1‑图2，其中示出了本申请的一个优选实施例中机器人电机的结构示意图，在电机的封闭端，包括电机的定子2和位于内部的转子3、电路板5、封闭端的上盖4。

[0037] 贯穿所述转子3中心线固装有转子轴1，在转子轴1末端固装有端部齿轮6，所述端部齿轮6还连接有用于减速的齿轮组，所述齿轮组设有与所述端部齿轮6配合的齿轮一7，与
所述齿轮一7同轴的齿轮二8与齿轮三9相配合。具体地，所述端部齿轮6与所述齿轮一7的齿
数比为18：36，所述齿轮二8与所述齿轮三9的齿数比为12：36。

[0038] 进一步地，在所述端部齿轮6上部设有第一绝对位置编码器，其中包括设置于所述端部齿轮6的末端的第一绝对位置编码器的磁片10，还包括设置于电路板5上的第一绝对位
置编码器的霍尔磁感应芯片11，此霍尔磁感应芯片11在电路板5上的位置与此磁片10相对
应。

[0039] 进一步地，在所述齿轮三9的上部设有第二绝对位置编码器，其中包括设置于所述齿轮三9的顶部的第二绝对位置编码器的磁片12，还包括设置于电路板5上的第二绝对位置
编码器的霍尔磁感应芯片13，此霍尔磁感应芯片13在电路板5上的位置与此磁片12相对应。

[0040] 具体地，第一绝对位置编码器与第二绝对位置编码器均为MA702编码器，其精度相同，且第一绝对位置编码器的磁片10与第二绝对位置编码器的磁片12位于同一水平面。

[0041] 在本申请中机器人电机的定位方法包括以下步骤：

[0042] 待电机上电时，同时获取所述第一编码器的角度值a及所述第二编码器的角度值b；

[0043] 将360度平均分为6个区间[0,1,2,3,4,5]，依据值b判断其落入的的具体区间；

[0044] 当值b介于两区间的中间值时，用值a做判断，若值a大于180度，则值b落入后一区间；若值a小于180度，则值b落入前一区间；

[0045] 计算真实角度值c，真实角度值c＝值b的区间值×编码器精度+值a，由于MA702编码器的精度为4096，意味着磁片转动一圈，MA702得到4096个位置值，因此实角度值c＝值b
的区间值×4096+值a；

[0046] 将真实角度值c带入机器人电机的控制算法，得到当前电机输出端的绝对位置。

[0047] 具体地，值a、值b取值在0～4095之间，当值a＝3000，值b＝3000时，值b所处区间为：3000/(4096/6)＝4.39，此时值b位于4区间，即区间值为4；c＝4×4096+3000＝19384，将
此值c替换原值a，带入机器人电机的控制算法，即可得到当前电机输出端的绝对位置。

[0048] 与现有技术相比，本申请的有益效果在于：

[0049] 提供了一种机器人电机的定位方法，基于重新设计的机器人电机结构，以及两个绝对位置编码器的相互配合，通过双重绝对位置编码器的算法，能够解决机器人电机遇到
的绝对位置不准的问题，相比普通的机器人电机(以海泰HT03为例)，可以防止机器人电机
在上电启动时，因为误判位置而发生危险事故；并可以灵活的设定电机的初始化位置，使其
不再有唯一的电机位置原点；避免了机器人在启动或关闭时需要将电机复位的操作。

[0050] 上述说明示出并描述了本申请的多个优选实施例，但如前所述，应当理解本申请并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、
修改和环境，并能够在本文所述申请构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识
进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本申请的精神和范围，则都应在本申
请所附权利要求的保护范围内。