控制系统模块 1756-DHRI0 伺服驱动

发布日期 :2023-11-23 03:16 编号:12390573 发布IP:120.36.246.186
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厦门盈亦自动化科技有限公司  
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A-B
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1756-DHRI0
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美国
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控制系统模块 1756-DHRI0 伺服驱动

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1.3 力传感器与电流环的区别

目前市面上绝大部分执行器的力控方式分为两种:一为电流环力控,一为传感 器闭环力控。电流环力控是一种比较容易实现的常规力控方式,主要通过调节电 机内部电流大小实现力控,实现难度较低,可以实现 5%-15%精度范围内力控;但其运动速度慢,不能反向传动,无法满足一些精度要求更高的场景需求,使用 一段时间后,机械磨损会带来误差,精度进一步降低。电流环适用于直驱电机 (Direct DriveMotor) 或者带小减速比 (Reduction Ratio < 10)的应用场景,诸如小型 阻抗控制的人机交互的机械臂和小型四足等。

电流环以提高电流的稳定性能来提高系统性能,是一种将输出电流采用正反馈 或负反馈的方式接入处理环节的方法。环路间相互作用,对信号进行汇总、分析、 修正,实现的运动控制。当力矩来到减速器端并尝试推动减速器反向转动时,由于静摩擦力的作用,减速 器无法转动。因而需要继续增大外力矩直至超过减速器的大静摩擦力,减速机 转动并推动电机转子的运动,此时电流环才感知到外力矩。进一步,电流环通过 电流反馈和辨识的动力学模型估计外力。

电流环根据实现原理,分为开环力控和闭环力控两类。开环力控直接让机器人工 作在力矩模式下,电机提供机器人运动所需的重力,摩擦力,惯性力等。这样用 户只需很小的外力即可让机器人按照所需的轨迹运动。闭环力控会存在如下一个 力反馈回路,它通过算法估计出用户的牵引力矩, 再通过阻抗控制,让电机输 出一个辅助力矩,帮助用户拖动机器人,完成示教工作。由于反馈回路的存在, 它对机器人建模和系统辨识的精度要求较低。电流环一般处在运动伺服系统(三环控制系统)中内层,向外依次为速度环 和位置环,这三环构成 3 个闭环负反馈 PID(比例、积分、微分)调节系统。内的 PID 环就是电流环,电流环是控制的根本,任何模式都必须使用。此环完全 在伺服驱动器内部进行,通过霍尔装置检测驱动器给电机的各相的输出电流,负 反馈给电流的设定进行 PID 调节,从而达到输出电流尽量接近等于设定电流,电 流环是控制电机转矩的,所以在转矩模式下驱动器的运算小,动态响应快。环路间相互作用,对信号进行汇总、分析、修正,实现的运动控制。伺服 电机可以将电压信号转化为转矩和转速,按照位置、力矩或速度指令jingque地控制 机械系统运动,内嵌的编码器将伺服电机的运动参数反馈给伺服驱动器,完成闭 环控制。

电流环、力矩传感器/六维力传感器均是实现对机器人的自适应柔性控制的方案。就二者对比而言,电流环其优点在于成本低,不需要额外的传感设备,而缺点在 于精度较低,响应较慢,适用场景有限。力矩传感器是性能更佳,但成本相对更 高的方案。响应精度和速度上,电流环力控比力矩传感器要低。力矩传感器感知中,施加在 连杆上的外力能够直接传导到传感器上,而电流环感知则是力矩通过传感器后, 持续向后传递到减速器端,当外力矩增大到超过减速器的大静摩擦力时,减速 器转动再向电机传导信号,电流环才能够感知到外力矩。由于减速器的静摩擦力, 需要较大的外力,电流环才能检测到外力变化,而力矩传感器能够较快地检测到 外力的变化。

从应用场景来说,电流环力控更适合应用于低精度要求场景,力矩传感器性能 则更为。电流环力控的弊端是机械臂的减速比要比较小,轻负载,精度差 (低精度要求场景下的协作机器人可能运用)。力矩传感器/六维力传感器控制精 度好,感知精度高,完全独立,控制的电流波动都能感觉到。

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