CN111168671A - 一种伺服驱动器、控制方法和控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种伺服驱动器、控制方法和控制系统，所述伺服驱动器，包括：主控制器、工具控制器和驱动电路；其中，所述主控制器，用于接收伺服驱动指令和工具控制指令，并将所述伺服驱动指令下发至所述驱动电路，将所述工具控制指令下发至所述工具控制器；所述工具控制器，用于根据所述工具控制指令控制相应工具动作；所述驱动电路，用于根据所述伺服驱动指令驱动伺服电机运转。本发明所述的伺服驱动器通过将所述工具控制器集成在现有的伺服驱动器中，能够实现工具与机器人的精确同步，有利于使机器人加工精度进一步提高，同时降低机器人与工具搭配的成本，也节省了占用空间。

Description

一种伺服驱动器、控制方法和控制系统

技术领域

本发明涉及机械控制技术领域，具体涉及一种伺服驱动器、控制方法和控制系统。

背景技术

随着工业自动化的推进，工业机器人的应用越来越广泛，很多情况下机器人(例如：机械手)需要夹持工具进行工作，对于被夹持工具的控制，就成为了需要考虑的问题。对于一些控制比较简单的工具，如胶枪、焊枪、喷枪，现有技术中需要使用额外的工具控制器进行控制，该方式不仅成本会比较高，而且外接工具控制器会增加接线数量和空间占用；此外，由于机器人是受数控系统控制，工具是受额外的工具控制器进行控制，使得工具与机器人的精确同步实现起来会比较困难。如果直接使用数控系统进行控制，由于控制机器人要先经过伺服驱动器，工具和机器人的精确同步实现起来也会比较困难。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种伺服驱动器、控制方法和控制系统。

为实现以上目的，本发明采用如下技术方案：一种伺服驱动器，包括：

主控制器、工具控制器和驱动电路；

其中，所述主控制器，用于接收伺服驱动指令和工具控制指令，并将所述伺服驱动指令下发至所述驱动电路，将所述工具控制指令下发至所述工具控制器；

所述工具控制器，用于根据所述工具控制指令控制相应工具动作；

所述驱动电路，用于根据所述伺服驱动指令驱动伺服电机运转。

可选的，所述根据所述工具控制指令控制相应工具动作，包括：

获取所述工具的夹持状态；

若所述工具夹持良好，则执行所述工具控制指令。

可选的，所述工具控制器还用于：当所述工具未夹持良好时，根据所述夹持状态生成第一反馈信息，并将所述第一反馈信息发送至外部的控制设备。

可选的，所述工具控制器还用于：

获取所述工具的运行状态；

根据所述运行状态判断所述工具运转是否正常；

当所述工具运转异常时，启动工具保护模式，并根据所述运行状态生成第二反馈信息，并将所述第二反馈信息发送至外部的控制设备。

可选的，所述伺服驱动器还包括：外部设备；

所述外部设备至少包括如下项中的一项：

存储器、键盘和数码显示管。

可选的，所述主控制器、所述工具控制器和所述驱动电路集成在同一个电路板上。

本发明还提供了一种控制系统，包括：

如前面所述的伺服驱动器，以及，

控制设备、伺服电机和被控工具；

所述伺服驱动器分别与所述控制设备、所述伺服电机和所述被控工具连接。

可选的，所述被控工具至少包括如下项中的一项：

焊枪、胶枪和漆枪。

本发明还提供了一种伺服驱动器的控制方法，包括：

伺服驱动器接收伺服驱动指令和工具控制指令；

伺服驱动器根据所述伺服驱动指令驱动伺服电机运转；

伺服驱动器根据所述工具控制指令控制相应工具动作。

可选的，所述根据所述工具控制指令控制相应工具动作，包括：获取所述工具的夹持状态；若所述工具夹持良好，则执行所述工具控制指令；

当所述工具未夹持良好时，根据所述夹持状态生成第一反馈信息，并将所述第一反馈信息发送至外部的控制设备。

可选的，所述控制方法还包括：

获取所述工具的运行状态；

根据所述运行状态判断所述工具运转是否正常；

当所述工具运转异常时，启动工具保护模式，并根据所述运行状态生成第二反馈信息，并将所述第二反馈信息发送至外部的控制设备。

本发明采用以上技术方案，所述伺服驱动器，包括：主控制器、工具控制器和驱动电路；其中，所述主控制器，用于接收伺服驱动指令和工具控制指令，并将所述伺服驱动指令下发至所述驱动电路，将所述工具控制指令下发至所述工具控制器；所述工具控制器，用于根据所述工具控制指令控制相应工具动作；所述驱动电路，用于根据所述伺服驱动指令驱动伺服电机运转。本发明所述的伺服驱动器通过将所述工具控制器集成在现有的伺服驱动器中，能够实现工具与机器人的精确同步，有利于使机器人加工精度进一步提高，同时降低机器人与工具搭配的成本，也节省了占用空间。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明一种伺服驱动器的实施例提供的结构示意图；

图2是本发明一种控制系统的实施例提供的结构示意图；

图3是本发明一种伺服驱动器的控制方法的实施例提供的流程示意图。

图中：1、主控制器；2、工具控制器；3、驱动电路；31、三相整流器；32、滤波器；33、软启动/制动电路；34、IPM逆变器；35、单相整流器；36、开关电源；37、FPGA；38、保护电路；4、外部设备；41、存储器；42、键盘；43、数码显示管；5、伺服驱动器；6、控制设备；7、伺服电机；8、被控工具；9、机械手。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。

图1是本发明一种伺服驱动器的实施例提供的结构示意图。

如图1所示，本实施例所述的伺服驱动器，包括：

主控制器1、工具控制器2和驱动电路3；

其中，所述主控制器1，用于接收伺服驱动指令和工具控制指令，并将所述伺服驱动指令下发至所述驱动电路3，将所述工具控制指令下发至所述工具控制器2；

所述工具控制器2，用于根据所述工具控制指令控制相应工具动作；

所述驱动电路3，用于根据所述伺服驱动指令驱动伺服电机7运转。

进一步的，所述驱动电路3就是现有伺服驱动器中的驱动电路3，具体包括：三相整流器31、滤波器32、软启动/制动电路33、IPM逆变器34、单相整流器35、开关电源36、FPGA37和保护电路38。

进一步的，所述根据所述工具控制指令控制相应工具动作，包括：

获取所述工具的夹持状态；

若所述工具夹持良好，则执行所述工具控制指令。

进一步的，所述工具控制器2还用于：当所述工具未夹持良好时，根据所述夹持状态生成第一反馈信息，并将所述第一反馈信息发送至外部的控制设备6。

进一步的，所述工具控制器2还用于：

获取所述工具的运行状态；

根据所述运行状态判断所述工具运转是否正常；

当所述工具运转异常时，启动工具保护模式，并根据所述运行状态生成第二反馈信息，并将所述第二反馈信息发送至外部的控制设备6。

进一步的，所述伺服驱动器还包括：外部设备4；

所述外部设备4至少包括如下项中的一项：

存储器41、键盘42和数码显示管43。

进一步的，所述主控制器1、所述工具控制器2和所述驱动电路3集成在同一个电路板上。

本实施例在实际使用中，将工具控制器2集成到伺服驱动器中，由数控系统(外部的控制设备6，比如上位机)将伺服驱动指令和工具控制指令一起发给伺服驱动器的主控制器1，由所述主控制器1将工具控制指令发给工具控制器2，然后由所述工具控制器2控制相应工具动作并实时监控、反馈、控制该工具状态；在所述主控制器1将工具控制指令发给工具控制器2的同时，所述主控制器1还会将所述伺服驱动指令发给驱动电路3，所述驱动电路3根据所述伺服驱动指令驱动伺服电机7运转。这样可以实现伺服驱动信号和工具控制信号的精准同步。

本实施例中所述的工具可以是指，工业机器人进行流水线工作时使用的工具，如夹持工件用的夹具，焊接用的焊枪，点胶用的胶枪，喷漆用的漆枪等。工具控制器2可以同时存储多种工具的控制算法，可以通过上位机或者伺服驱动器的按键输入来选择，也可以根据需要通过上位机更换新的控制程序。所述工具控制指令可以是指控制工具按照需求工作的指令，包括工具的启动与关闭。像点胶用的胶枪和漆枪还会控制出胶量或者喷漆量的多少；夹持工件用的夹具会控制夹持力度等，这些控制方法都采用现有技术。

本实施例所述的伺服驱动器通过将所述工具控制器2集成在现有的伺服驱动器中，能够实现工具与机器人的精确同步，有利于使机器人加工精度进一步提高，同时降低机器人与工具搭配的成本，也节省了占用空间。

图2是本发明一种控制系统的实施例提供的结构示意图。

如图2所示，本实施例所述的控制系统，包括：

如图1所述的伺服驱动器5，以及，

控制设备6、伺服电机7和被控工具8；

所述伺服驱动器5分别与所述控制设备6、所述伺服电机7和所述被控工具8连接。

所述伺服电机7还与机械手9(机器人)相连，用于在所述伺服驱动器5的驱动下带动所述机械手9执行相应动作。

进一步的，所述被控工具8至少包括如下项中的一项：

焊枪、胶枪和漆枪。

本实施例所述的控制系统在实际使用中，由所述控制设备6同时向伺服驱动器5发送伺服驱动指令和工具控制指令。收到工具控制指令后，所述伺服驱动器5的工具控制器2立刻查询工具夹持状态，若工具夹持良好则执行工具控制指令，若未正常夹持，工具控制器2则向控制设备6反馈，再由控制设备6判断是否停止伺服驱动器5运行。若工具在运转过程中出现异常，在收到工具运行状态后，工具控制器2会启动工具保护模式(如及时停止工具运行)，然后根据所述运行状态生成反馈信息，并将所述反馈信息发送至控制设备6，由控制设备6决定是否停止伺服驱动器5运行。

本实施例所述的控制系统包含了如图1所述的伺服驱动器，这样既减少了数控系统资源的占用，又保证了机器人和工具的同步性，降低了工具的控制成本。

图3是本发明一种伺服驱动器的控制方法的实施例提供的流程示意图。

如图3所示，本实施例所述的伺服驱动器的控制方法，包括：

S31：伺服驱动器接收伺服驱动指令和工具控制指令；

S32：伺服驱动器根据所述伺服驱动指令驱动伺服电机运转；

进一步的，所述根据所述工具控制指令控制相应工具动作，包括：获取所述工具的夹持状态；若所述工具夹持良好，则执行所述工具控制指令；

当所述工具未夹持良好时，根据所述夹持状态生成第一反馈信息，并将所述第一反馈信息发送至外部的控制设备。

S33：伺服驱动器根据所述工具控制指令控制相应工具动作。

进一步的，所述控制方法还包括：

获取所述工具的运行状态；

根据所述运行状态判断所述工具运转是否正常；

当所述工具运转异常时，启动工具保护模式，并根据所述运行状态生成第二反馈信息，并将所述第二反馈信息发送至外部的控制设备。

本实施例所述伺服驱动器的控制方法的工作原理与上文所述伺服驱动器的工作原理相同，在此不再赘述。

本实施例所述的控制方法控制处理过程简单，保证了机器人和工具的同步性，有利于降低工具的控制成本。

可以理解的是，上述各实施例中相同或相似部分可以相互参考，在一些实施例中未详细说明的内容可以参见其他实施例中相同或相似的内容。

需要说明的是，在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是指至少两个。

流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理解。

应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。

本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。

此外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。

上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (11)

1.一种伺服驱动器，其特征在于，包括：

主控制器、工具控制器和驱动电路；

其中，所述主控制器，用于接收伺服驱动指令和工具控制指令，并将所述伺服驱动指令下发至所述驱动电路，将所述工具控制指令下发至所述工具控制器；

所述工具控制器，用于根据所述工具控制指令控制相应工具动作；

所述驱动电路，用于根据所述伺服驱动指令驱动伺服电机运转。

2.根据权利要求1所述的伺服驱动器，其特征在于，所述根据所述工具控制指令控制相应工具动作，包括：

获取所述工具的夹持状态；

若所述工具夹持良好，则执行所述工具控制指令。

3.根据权利要求2所述的伺服驱动器，其特征在于，所述工具控制器还用于：当所述工具未夹持良好时，根据所述夹持状态生成第一反馈信息，并将所述第一反馈信息发送至外部的控制设备。

4.根据权利要求1所述的伺服驱动器，其特征在于，所述工具控制器还用于：

获取所述工具的运行状态；

根据所述运行状态判断所述工具运转是否正常；

当所述工具运转异常时，启动工具保护模式，并根据所述运行状态生成第二反馈信息，并将所述第二反馈信息发送至外部的控制设备。

5.根据权利要求1至4任一项所述的伺服驱动器，其特征在于，还包括：外部设备；

所述外部设备至少包括如下项中的一项：

存储器、键盘和数码显示管。

6.根据权利要求1至4任一项所述的伺服驱动器，其特征在于，所述主控制器、所述工具控制器和所述驱动电路集成在同一个电路板上。

7.一种控制系统，其特征在于，包括：

如权利要求1至6任一项所述的伺服驱动器，以及，

控制设备、伺服电机和被控工具；

所述伺服驱动器分别与所述控制设备、所述伺服电机和所述被控工具连接。

8.根据权利要求7所述的控制系统，其特征在于，所述被控工具至少包括如下项中的一项：

焊枪、胶枪和漆枪。

9.一种伺服驱动器的控制方法，其特征在于，包括：

伺服驱动器接收伺服驱动指令和工具控制指令；

伺服驱动器根据所述伺服驱动指令驱动伺服电机运转；

伺服驱动器根据所述工具控制指令控制相应工具动作。

10.根据权利要求9所述的控制方法，其特征在于，所述根据所述工具控制指令控制相应工具动作，包括：获取所述工具的夹持状态；若所述工具夹持良好，则执行所述工具控制指令；

当所述工具未夹持良好时，根据所述夹持状态生成第一反馈信息，并将所述第一反馈信息发送至外部的控制设备。

11.根据权利要求9或10所述的控制方法，其特征在于，还包括：

获取所述工具的运行状态；

根据所述运行状态判断所述工具运转是否正常；

当所述工具运转异常时，启动工具保护模式，并根据所述运行状态生成第二反馈信息，并将所述第二反馈信息发送至外部的控制设备。

Images