提升机器人定位精度的7大关键技术
机器人在实际工作中对位置精度的要求很高，高的位置精度是机器人智能化的体现，那么和机器人位置精度控制相关的技术有哪些呢，一起来看下吧！
永磁同步马达(pmsm)通常用于高效能、低功耗的马达驱动。高效能马达控制的特征为可在整个速度范围内平稳旋转，零速度时有*的扭矩 (torque)控制，且能达到快速加速和减速。为了达到上述要求，pmsm采用向量控制技术，该技术通常还被称为磁场定向控制(foc)技术。向量控制演算法的基本思路是将一个定子电流分解为磁场生成的分量和扭矩生成的分量，分解后，这两个分量能单独进行控制；而马达控制器(亦即向量控制控制器)的结构几乎与一个他励直流马达(dcmotor)相同，这样便简化了pmsm的控制程序。
一、扭矩生成定理
pmsm的电磁扭矩分别由定子及转子两个磁场交互作用生成。定子磁场由磁通量或定子电流表示，转子磁场由恒定的***磁铁(弱磁情况除外)的磁通量表示。 若将这两个磁场比喻为两个条形磁铁，则可以想像当磁铁互相垂直时，吸引/排斥磁铁的力是zui大的。这意味着，设计人员应该要依此定理控制定子电流，也就是要 创建垂直于转子磁场的定子向量。转子旋转时，也就必须更新定子电流，使定子磁通向量与转子磁铁保持90度垂直。
当定子和转子磁场垂直时，内嵌式pmsm的电磁扭矩方程式为：扭矩=33pppmiqs(pp为磁极对的数目，pm为***磁铁的磁通，iqs则为交轴的电流幅值。)当磁场垂直 时，电磁扭矩与q轴电流的幅值成正比。微控制器(mcu)须调节定子相电流强度，同时调节相位/角度，但这不像直流马达控制那样容易达成。
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无论是线性的还是铰接式的机器人架构配置，大部分应用都要求高精度的机械臂运动。因此，马达控制策略采用位置控制环路，其中实际位置由位置感测器捕获， 通常增量编码器或编码器的解析度都非常高。机器人系统的自由度(DOF)，即移动关节数与所使用的马达数是相等的，因此DOF的值越高，每个马达的位 移精准度要求就越高，因为每个马达产生的位置误差是相乘的。在这些应用中，需要具有数以百万计脉冲的编码器。A20B-2902-0210与焊接或铣削数控机床相比，冲孔或钻孔数控机 床的dao具夹的位置控制要求较低，因为焊接或铣削数控机床的关节运动必须精确地同步进行，才能保持所需的运动轨迹。
以铣削数控机床的例子 而言，机床控制结构的顶层是数控机床主控制器，通常须要使用多内核的MCU，它必须执行的任务和服务，包括人机介面/显示器应当能够输入、显示并编辑整个 数控程式；系统管理器监控并指挥其他MCU，处理系统异常情况和中断讯号，存储数控控制程式、dao具校准和dao具补偿参数，以及不同用户的补偿和其他设置；以及运动轴控制处理器解析数控程式并计算位置指令，将这些指令内插到各种坐标系统，并将消息发送给的马达控制器。
从周边设备要求来看，MCU应当能够处理各种工业通讯协议，包含大容量的片内记忆体且无需特定的马达控制外设模组。
马达控制层的需求与上层不同。使用单颗MCU可能不会满足每种情况下的需求，因此需要一颗额外监控安全的MCU。除通讯外，主MCU执行马达控制演算法并处理特定驱动器的故障状态。
马达控制演算法包括位置/速度/电流(扭矩)控制环路的计算。片上非易失性记忆体的*大小在数十KB范围内，且MCU必需有的马达控制周边模组，包括六通道的PWM产生计时器、快速精确的模数转换器以及处理编码器讯号的介面。有时，数控机床的主控制器和马达控制MCU之间的通讯透过光纤汇流排来实现，以确保恶劣、嘈杂环境下位置资讯能够准确传递。马达控制MCU底层为功率模 组，每个模组驱动一个马达。这些还不包括具体的MCU逻辑，但能够配备一个智慧的绝缘闸双极性电晶体(IGBT)或功率金属氧化物半导体场效电晶体 (MOSFET)驱动器，它可以进行故障保护和诊断功能。功率模组测量控制演算法中所用的回馈讯号(相电流、电压)，并通过快速通讯介面传送给马达控制 MCU。
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