一种多关节机器人驱动器报警同步制动方法及装置与流程

1.本发明属于多关节机器人技术领域，尤其涉及一种多关节机器人驱动器报警同步制动方法及装置。


背景技术：

2.近年来，随着工业的发展，多关节机器人的需求逐渐增加，对其安全性的要求也越来越高。为使多关节工业机器人能够在系统出现紧急情况时，能够让运动轴立即停止，工业机器人的所有伺服电机都安装有制动器。目前，机器人急停分为两种情况。一是人为按下急停按钮，使机器人的所有轴立即停止运动的情况，主要采用通过控制器对机器人tcp(toolcenterpoint，工具中心点)线速度进行降速规划实现，例如中国专利申请cn112269348a、cn113635306a等提出了一些机器人急停制动方法，但这些方法并不适用于第二种伺服驱动器报警导致的机器人立即停止运动情况。
3.现有技术中，伺服电机制动器的控制由各自的伺服驱动器单独实现。当一个或者多个伺服驱动器报警时，报警伺服驱动器会立即将其制动器控制信号变为低电平，对应控制的制动器制动，同时将报警信息通过通信接口发送给机器人控制器(通信时长为
△
t)，再由机器人控制器通过通信接口，向其它正常的伺服驱动器下达制动指令(通信时长为
△
t)或者直接切断所有伺服驱动器和制动器电源。此时，其它制动器制动的时间已经滞后2
△
t或者
△
t，使得机器人会偏离设计轨迹急停，在有些精密加工应用中会导致撞机事故的发生。此外，在此过程中，如果伺服驱动器与控制器的通信接口出现问题，则机器人控制器无法及时获知报警，会导致机器人发生飞车。综上所述，针对伺服驱动器报警导致的机器人立即停止运动情况，如何使机器人急停，避免机器人发生撞机或者飞车，尚缺乏有效的解决方案，为此我们提出一种多关节机器人驱动器报警同步制动方法及装置。


技术实现要素：

4.本发明实施例的目的在于提供一种多关节机器人驱动器报警同步制动方法及装置，旨在解决上述背景技术中提出的问题。
5.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
6.一种多关节机器人驱动器报警同步制动方法及装置，包括机器人控制器、多个伺服驱动器、同步制动装置和多个制动器，所述机器人控制器通过通信接口与多个伺服驱动器连接，多路所述伺服驱动器的制动器控制信号与同步制动装置连接，所述同步制动装置输出同步控制信号，所述同步制动装置对多个制动器进行同步断电或上电控制。
7.进一步的，所述机器人控制器与多个伺服驱动器连接的通信接口采用总线、总线与多路脉冲驱动接口混合、多路脉冲驱动接口方式中的一种。
8.进一步的，所述同步制动装置对多路伺服驱动器的制动器控制信号ar1～arn进行逻辑运算，运算公式为：
9.c＝ar1&ar2&ar3&
……
&arn
10.其中，c代表同步制动装置输出的同步控制信号；ar1、ar2～arn为多路伺服驱动器的制动器控制信号。
11.进一步的，还包括n沟道mos管和多个光耦器件。
12.进一步的，多路所述伺服驱动器的制动器控制信号ar1～arn经过光耦器件进入与门器件。
13.进一步的，所述与门器件的输出作为n沟道mos管的栅极输入。
14.一种多关节机器人驱动器报警同步制动方法，包括以下步骤：
15.步骤001：机器人在手动模式下上使能或切换到自动模式，多路伺服驱动器的制动器控制信号ar1～arn输出高电平；
16.步骤002：ar1～arn均为高电平时，经过逻辑运算，同步制动装置输出的同步控制信号c为高电平，所有制动器上电松开；
17.步骤003：当多个伺服驱动器中的一个或多个出现伺服报警时，其对应的制动器控制信号ari变为低电平；
18.步骤004：ar1～arn中出现一路或多路低电平，经过逻辑运算，同步制动装置输出的同步控制信号c变为低电平，所有制动器同步断电刹车，制动机器人的所有运动轴。
19.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
20.该多关节机器人驱动器报警同步制动方法及装置，在伺服驱动器一个或者多个报警时，无需通过控制器，同步控制信号直接对多个制动器进行同步断电，确保多个制动器在制动时互相之间没有延时，机器人的所有运动轴同时停下来，避免出现一个或者多个制动器制动时，其它制动器仍处于松开状态，导致机器人的某几个运动轴没有停下来，进而偏离设计轨迹甚至发生飞车现象。
附图说明
21.图1为多关节机器人驱动器报警同步制动方法的框架示意图。
22.图2为多关节机器人驱动器报警同步制动方法中一个实施例的框架示意图。
23.图3为多关节机器人驱动器报警同步制动装置中的结构示意图。
24.图4为多关节机器人驱动器报警同步制动装置中另一结构示意图。
25.图5为多关节机器人驱动器报警同步制动方法的流程图。
具体实施方式
26.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
27.以下结合具体实施例对本发明的具体实现进行详细描述。
28.如图1-5所示，为本发明一个实施例提供的一种多关节机器人驱动器报警同步制动装置，包括机器人控制器、多个伺服驱动器、同步制动装置和多个制动器，所述机器人控制器通过通信接口与多个伺服驱动器连接，多路所述伺服驱动器的制动器控制信号与同步制动装置连接，所述同步制动装置输出同步控制信号，所述同步制动装置对多个制动器进行同步断电或上电控制。
29.在本发明实施例中，同步制动装置对多路伺服驱动器的制动器控制信号进行逻辑运算。
30.如图1和图2所示，作为本发明的一种优选实施例，所述机器人控制器与多个伺服驱动器连接的通信接口采用总线、总线与多路脉冲驱动接口混合、多路脉冲驱动接口方式中的一种。
31.在本发明实施例中，优选的，机器人控制器与多个伺服驱动器连接的通信接口为ethercat总线。其通信过程为机器人控制器发送数据帧，该数据帧依次通过每个伺服驱动器，放下或带上每个伺服驱动器的数据，最后回到机器人控制器。
32.如图3所示，作为本发明的一种优选实施例，所述同步制动装置对多路伺服驱动器的制动器控制信号ar1～arn进行逻辑运算，运算公式为：
33.c＝ar1&ar2&ar3&
……
&arn
34.其中，c代表同步制动装置输出的同步控制信号；ar1、ar2～arn为多路伺服驱动器的制动器控制信号。
35.在本发明实施例中，优选的，当ar1～arn均为高电平时，则c＝1；当ar1～arn中有一路或多路为低电平，则c＝0。
36.如图4所示，作为本发明的一种优选实施例，还包括n沟道mos管和多个光耦器件。
37.在本发明实施例中，n沟道mos管设有一个。
38.如图4所示，作为本发明的一种优选实施例，多路所述伺服驱动器的制动器控制信号ar1～arn经过光耦器件进入与门器件。
39.在本发明实施例中，优选的，多路伺服驱动器的制动器控制信号ar1～arn经过光耦器件进入与运算电路，与运算电路的输出作为n沟道mos管的栅极输入，控制n沟道mos管的截止与导通，进而同步控制所有制动器的通电与断电。
40.如图4所示，作为本发明的一种优选实施例，所述与门器件的输出作为n沟道mos管的栅极输入。
41.在本发明实施例中，ar1～arn均为高电平时，经过与门器件，与门器件输出的信号为高电平，n沟道mos管导通，所有制动器同步上电松开；ar1～arn中只要出现一路或多路低电平，经过与门器件，与门器件输出的信号变为低电平，n沟道mos管截止，所有制动器同步断电刹车，制动机器人的所有运动轴。
42.如图5所示，作为本发明的一种优选实施例，一种多关节机器人驱动器报警同步制动方法，包括以下步骤：
43.步骤001：机器人在手动模式下上使能或切换到自动模式，多路伺服驱动器的制动器控制信号ar1～arn输出高电平；
44.步骤002：ar1～arn均为高电平时，经过逻辑运算，同步制动装置输出的同步控制信号c为高电平，所有制动器上电松开；
45.步骤003：当多个伺服驱动器中的一个或多个出现伺服报警时，其对应的制动器控制信号ari变为低电平；
46.步骤004：ar1～arn中只要出现一路或多路低电平，经过逻辑运算，同步制动装置输出的同步控制信号c变为低电平，所有制动器同步断电刹车，制动机器人的所有运动轴。
47.本发明的工作原理是：
48.该多关节机器人驱动器报警同步制动方法及装置，在伺服驱动器一个或者多个报警时，无需通过控制器，同步控制信号直接对多个制动器进行同步断电，确保多个制动器在制动时互相之间没有延时，机器人的所有运动轴同时停下来，避免出现一个或者多个制动器制动时，其它制动器仍处于松开状态，导致机器人的某几个运动轴没有停下来，进而偏离设计轨迹甚至发生飞车现象。
49.以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些均不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。

技术特征：
1.一种多关节机器人驱动器报警同步制动装置，其特征在于，包括机器人控制器、多个伺服驱动器、同步制动装置和多个制动器，所述机器人控制器通过通信接口与多个伺服驱动器连接，多路所述伺服驱动器的制动器控制信号与同步制动装置连接，所述同步制动装置输出同步控制信号，所述同步制动装置对多个制动器进行同步断电或上电控制。2.根据权利要求1所述的多关节机器人驱动器报警同步制动装置，其特征在于，所述机器人控制器与多个伺服驱动器连接的通信接口采用总线、总线与多路脉冲驱动接口混合、多路脉冲驱动接口方式中的一种。3.根据权利要求1所述的多关节机器人驱动器报警同步制动装置，其特征在于，所述同步制动装置对多路伺服驱动器的制动器控制信号ar1～arn进行逻辑运算，运算公式为：c＝ar1&ar2&ar3&
……
&arn其中，c代表同步制动装置输出的同步控制信号；ar1、ar2～arn为多路伺服驱动器的制动器控制信号。4.根据权利要求3所述的多关节机器人驱动器报警同步制动装置，其特征在于，还包括n沟道mos管和多个光耦器件。5.根据权利要求3所述的多关节机器人驱动器报警同步制动装置，其特征在于，多路所述伺服驱动器的制动器控制信号ar1～arn经过光耦器件进入与门器件。6.根据权利要求5所述的多关节机器人驱动器报警同步制动装置，其特征在于，所述与门器件的输出作为n沟道mos管的栅极输入。7.一种多关节机器人驱动器报警同步制动方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤001：机器人在手动模式下上使能或切换到自动模式，多路伺服驱动器的制动器控制信号ar1～arn输出高电平；步骤002：ar1～arn均为高电平时，经过逻辑运算，同步制动装置输出的同步控制信号c为高电平，所有制动器上电松开；步骤003：当多个伺服驱动器中的一个或多个出现伺服报警时，其对应的制动器控制信号ari变为低电平；步骤004：ar1～arn中出现一路或多路低电平，经过逻辑运算，同步制动装置输出的同步控制信号c变为低电平，所有制动器同步断电刹车，制动机器人的所有运动轴。

技术总结
本发明适用于多关节机器人技术领域，提供了一种多关节机器人驱动器报警同步制动方法及装置，能够在伺服驱动器一个或者多个报警时，无需通过控制器，同步控制信号直接对多个制动器进行同步断电，确保多个制动器在制动时互相之间没有延时，机器人的所有运动轴同时停下来，避免出现一个或者多个制动器制动时，其它制动器仍处于松开状态，导致机器人的某几个运动轴没有停下来，进而偏离设计轨迹甚至发生飞车现象。飞车现象。飞车现象。


技术研发人员：王建文 杜列波 鲁琴
受保护的技术使用者：东莞市尔必地机器人有限公司
技术研发日：2021.12.28
技术公布日：2023/7/11