机器人的控制方法及装置、系统、电子设备与流程

本公开涉及机器人，具体而言，本公开涉及一种机器人的控制方法及装置、系统、电子设备。

背景技术：

1、现有技术中处理电机再生能量的方案主要包括以下几种方案：

2、方案一：制动电阻（泄放电路）。在直流母线端并联制动电阻和开关管，当母线电压超过阈值时接通制动电阻消耗能量。

3、方案二：主动前端（active front end，afe）整流器。用可控整流器替代二极管整流桥，将再生能量回馈电网。

4、方案三：增大直流母线电容。提高母线电容容量，降低母线电压升高速率。

5、方案四：软件过流保护延迟。在碰撞期间暂时屏蔽或延迟过流保护，允许电流短时超限。

6、方案五：机械缓冲/离合结构。在电机和负载之间加入弹性联轴器或超越离合器，减少冲击传递。

7、上述方案均无法解决逆变器开关管的体二极管不可控续流问题，导致产生导通损耗、电磁干扰以及存在功能功率器件损坏的风险。

技术实现思路

1、本公开实施例提供了一种机器人的控制方法及装置、系统、电子设备，用于解决由于现有的处理电机再生能量的方案无法解决逆变器开关管的体二极管不可控续流问题，导致产生导通损耗、电磁干扰以及存在功能功率器件损坏风险的技术问题。

2、根据本公开实施例的一个方面，提供了一种机器人的控制方法，该方法包括：接收碰撞预测模块发出的触发信号；其中，触发信号至少包括机器人发生碰撞的碰撞时刻；在碰撞时刻之前将逆变器切换至主动短路模式或动态制动模式，以使电机绕组电流通过开关管沟道流动；其中，逆变器与电机绕组连接，逆变器包括多个开关管。

3、可选地，将逆变器切换至主动短路模式，包括以下之一：控制逆变器的上桥臂全部关断、下桥臂全部导通，以使电机绕组通过开关管形成低阻抗短路回路；控制逆变器的上桥臂全部导通、下桥臂全部关断，以使电机绕组通过开关管形成低阻抗短路回路；其中，低阻抗短路回路的等效电阻是根据电机绕组相电阻、开关管导通电阻以及连接线路寄生电阻确定的。

4、可选地，上述方法还包括：在控制逆变器的上桥臂全部关断、下桥臂全部导通，或控制逆变器的上桥臂全部导通、下桥臂全部关断的过程中，插入死区时间。

5、可选地，将逆变器切换至动态制动模式，包括：控制逆变器的上桥臂全部关断、下桥臂全部导通，以使电机绕组通过开关管形成低阻抗短路回路；或，控制逆变器的上桥臂全部导通、下桥臂全部关断，以使电机绕组通过开关管形成低阻抗短路回路；控制低阻抗短路回路中串联的至少一个电阻的接入状态，以使低阻抗短路回路的等效电阻可调。

6、可选地，当低阻抗短路回路中串联一个电阻时，控制低阻抗短路回路中串联的电阻的接入状态，包括：通过脉冲宽度调制控制开关管的导通占空比，以调整电阻的接入状态；其中，开关管与电阻并联。

7、可选地，上述方法还包括：根据期望的最大允许力矩和力矩常数，确定目标制动电流；确定目标制动电流和电流传感器实测值的误差；采用pi控制器根据误差计算占空比。

8、可选地，上述方法还包括：根据期望的最大允许力矩和力矩常数，确定目标制动电流；采用滞环控制器根据目标制动电流和电流传感器实测值，确定占空比。

9、可选地，当低阻抗短路回路中串联多个电阻时，控制低阻抗短路回路中串联的电阻的接入状态，包括：通过控制开关管的开启状态或关闭状态，以调整多个电阻的接入状态；其中，多个电阻中每个电阻并联一个开关管。

10、可选地，上述方法还包括：当母线电压超过预设电压阈值时，通过双向dc-dc变换器将碰撞产生的再生能量存储到储能单元，并在碰撞结束后释放再生能量。

11、可选地，触发信号是碰撞预测模块在发生碰撞之前至少目标时间发出的；其中，目标时间根据以下至少之一确定：碰撞时刻、逆变器的开关状态切换时间以及电机电流从正常模式过渡到主动短路模式或动态制动模式的稳定时间。

12、可选地，碰撞时刻是据当前观测时刻、当前观测时刻机器人末端与碰撞面之间的距离、当前观测时刻机器人末端在碰撞面法线方向的速度分量确定的。

13、可选地，上述方法还包括：将过流保护分为硬件瞬时峰值保护、固件短时瞬时峰值保护和应用长时过流保护三个级别，并在碰撞预测窗口内动态调整硬件瞬时峰值保护和固件短时瞬时峰值保护的保护阈值、应用长时过流保护的判据；其中，碰撞预测窗口是据碰撞时刻、目标时间以及应用长时过流保护的积分窗口时间确定的。

14、可选地，上述方法还包括：确定碰撞后的电流峰值；验证电流峰值是否呈现指数衰减特征；若电流峰值不呈现指数衰减特征，确定电机绕组发生故障。

15、根据本公开实施例的另一个方面，提供了一种机器人的控制装置，该装置包括：接收模块，用于接收碰撞预测模块发出的触发信号；其中，触发信号至少包括机器人发生碰撞的碰撞时刻；控制模块，用于在碰撞时刻之前将逆变器切换至主动短路模式或动态制动模式，以使电机绕组电流通过开关管沟道流动；其中，逆变器与电机绕组连接，逆变器包括多个开关管。

16、根据本公开实施例的另一个方面，提供了一种机器人的控制系统，包括：碰撞预测模块，用于在碰撞发生前预测机器人发生碰撞的碰撞时刻，并输出触发信号；其中，触发信号至少包括碰撞时刻；逆变器，分别与电机绕组与直流母线连接，包括多个开关管；能量缓冲模块，与直流母线连接，包括双向 dc-dc 变换器和储能单元；机械柔顺隔离模块，设置在电机输出轴与负载之间，包括单向超越离合器或可调阻尼弹性联轴器，用于从机械层面减小传递到电机绕组的转速突变幅度；控制器，分别于碰撞预测模块、逆变器和能量缓冲模块连接，用于实现以上的方法。

17、根据本公开实施例的再一个方面，提供了一种电子设备，该电子设备包括：存储器、处理器及存储在存储器上的计算机程序，处理器执行计算机程序以实现以上的方法。

18、根据本公开实施例的再一个方面，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现以上的方法。

19、根据本公开实施例的再一个方面，提供了一种计算机程序产品，包括计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现以上的方法。

20、本公开实施例提供的技术方案带来的有益效果是：

21、本公开提出的技术方案，通过预测性主动短路，将电流路径从不可控的体二极管切换为完全可控的开关管沟道，从物理机制上消除了不可控续流的根源。通过受控的电流路径替代不可控续流，大幅降低功率器件的电应力和热应力，延长逆变器和电机的使用寿命。

1.一种机器人的控制方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当所述低阻抗短路回路中串联一个电阻时，所述控制所述低阻抗短路回路中串联的电阻的接入状态，包括：

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当所述低阻抗短路回路中串联多个电阻时，所述控制所述低阻抗短路回路中串联的电阻的接入状态，包括：

7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

8.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其特征在于，

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述碰撞时刻是据当前观测时刻、所述当前观测时刻所述机器人末端与碰撞面之间的距离、所述当前观测时刻所述机器人末端在碰撞面法线方向的速度分量确定的。

10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

11.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

12.一种机器人的控制装置，其特征在于，包括：

13.一种机器人的控制系统，其特征在于，包括：

14.一种电子设备，包括：存储器、处理器及存储在存储器上的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序以实现权利要求1至11中任一项所述的方法。

15.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至11中任一项所述的方法。

16.一种计算机程序产品，包括计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至11中任一项所述的方法。