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一种基于FPGA的六轴工业机器人测速方法   0    0

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专利申请流程有哪些步骤?
专利申请流程图
申请
申请号:指国家知识产权局受理一件专利申请时给予该专利申请的一个标示号码。唯一性原则。
申请日:提出专利申请之日。
2016-05-03
申请公布
申请公布指发明专利申请经初步审查合格后,自申请日(或优先权日)起18个月期满时的公布或根据申请人的请求提前进行的公布。
申请公布号:专利申请过程中,在尚未取得专利授权之前,国家专利局《专利公报》公开专利时的编号。
申请公布日:申请公开的日期,即在专利公报上予以公开的日期。
2016-09-14
授权
授权指对发明专利申请经实质审查没有发现驳回理由,授予发明专利权;或对实用新型或外观设计专利申请经初步审查没有发现驳回理由,授予实用新型专利权或外观设计专利权。
2018-01-09
预估到期
发明专利权的期限为二十年,实用新型专利权期限为十年,外观设计专利权期限为十五年,均自申请日起计算。专利届满后法律终止保护。
2036-05-03
基本信息
有效性 有效专利 专利类型 发明专利
申请号 CN201610290284.1 申请日 2016-05-03
公开/公告号 CN105856228B 公开/公告日 2018-01-09
授权日 2018-01-09 预估到期日 2036-05-03
申请年 2016年 公开/公告年 2018年
缴费截止日
分类号 B25J9/16 主分类号 B25J9/16
是否联合申请 独立申请 文献类型号 B
独权数量 1 从权数量 0
权利要求数量 1 非专利引证数量 0
引用专利数量 0 被引证专利数量 0
非专利引证
引用专利 被引证专利
专利权维持 2 专利申请国编码 CN
专利事件 事务标签 公开、实质审查、授权
申请人信息
申请人 第一申请人
专利权人 杭州电子科技大学 当前专利权人 杭州电子科技大学
发明人 高明煜、刘雷、黄继业、龚文科、曾毓、何志伟、王协平 第一发明人 高明煜
地址 浙江省杭州市下沙高教园区2号大街 邮编 310018
申请人数量 1 发明人数量 7
申请人所在省 浙江省 申请人所在市 浙江省杭州市
代理人信息
代理机构
专利代理机构是经省专利管理局审核,国家知识产权局批准设立,可以接受委托人的委托,在委托权限范围内以委托人的名义办理专利申请或其他专利事务的服务机构。
杭州君度专利代理事务所 代理人
专利代理师是代理他人进行专利申请和办理其他专利事务,取得一定资格的人。
杜军
摘要
本发明公开了一种基于FPGA的六轴工业机器人测速方法,该方法包括电机速度测量和多通道除法器的实现;电机速度测量采用改进的M法和T法综合的方法,避免了高速和低速临界速度的人为定义,提高了测度的测量精度;并且多通道除法器的实现采用了多通道除法器计算各轴速度,使得六轴工业机器人多轴共享一个除法器资源,在节约大量LE逻辑资源的同时,并不影响各轴间的独立性。
  • 摘要附图
    一种基于FPGA的六轴工业机器人测速方法
  • 说明书附图:图1
    一种基于FPGA的六轴工业机器人测速方法
法律状态
序号 法律状态公告日 法律状态 法律状态信息
1 2018-01-09 授权
2 2016-09-14 实质审查的生效 IPC(主分类): B25J 9/16 专利申请号: 201610290284.1 申请日: 2016.05.03
3 2016-08-17 公开
权利要求
权利要求书是申请文件最核心的部分,是申请人向国家申请保护他的发明创造及划定保护范围的文件。
1.一种基于FPGA的六轴工业机器人测速方法,其特征在于:
步骤一:电机速度测量
①若在50μ s 定时器内出现M个脉冲,M≥2,并且捕捉到第一个脉冲的上升沿到第M个脉冲的上升沿时间为T,则速度=M*脉冲当量/T;②若在50μ s 定时器内出现的脉冲数M,M≤1,则继续等待;③若在50μs定时器外出现两个脉冲,且捕捉到两个脉冲间的时间为T,则速度=脉冲当量/T;④若在50μ s 定时器外出现一个脉冲或者零个脉冲,认为此时的速度为0;
步骤二:多通道除法器的实现
当出现①和③的时候;
步骤1、用一个最大计数值为除法器流水线级数的循环自增计数器;
步骤2、当某个通道需要使用除法器时,首先将该通道的除数值存入暂存器中,然后将定序器中对应通道的标志位置为1;
步骤3、假如检测到定序器中所有通道的标志位为1的,就按照固定的优先级别顺序,将优先级最高通道的除数暂存器的值赋给除法器的除数,同时记录该时刻自增计数器的值,然后在计数器在接下来的一轮自增计数计到此数值时,依据分选器取出计算完的商。
说明书

技术领域

[0001] 本发明属于工业机器人控制领域,具体涉及到一种基于FPGA的六轴工业机器人测速方法。

背景技术

[0002] 提高速度测量精度是提高工业机器人控制精度的一个重要方向,传统的电机测速方法有M法和T法:M法是测量一定时间内脉冲的个数,也就是一定时间内电机旋转过的角度,从而得到角速度,当一定时间内脉冲个数越多时,测量的结果越精确,所以此方法适用于高速情况;T法是测量两个脉冲间的时间间隔,转速越高,时间间隔越小,转速越慢,时间间隔越长,所以此方法用于测量慢速情况;工业上一般综合M法和T法来提高电机测速精度,但是这种方法高速和低速的分界不是很明确,往往人为来定义临界速度值,给速度测量带来了极大地不便,并且也带来了测速误差。基于FPGA的六轴工业机器人,为了保证各轴间互不影响,提高轴间同步度,速度测量模块需要硬件描述语言例化产生;但是在速度计算中,需要用到六个除法器,除法器需要耗费大量的LE资源,这给有限LE资源的FPGA带来了巨大压力。

发明内容

[0003] 本发明针对现有技术的不足,提出了一种基于FPGA的六轴工业机器人测速方法,包括电机测速方法实现步骤和多通道除法器实现步骤两部分。
[0004] 电机速度测量实现步骤包括:
[0005] 步骤一:电机速度测量
[0006] ①在50μs定时器内出现M个脉冲,M≥2,并且捕捉到第一个脉冲的上升沿到第M个脉冲的上升沿时间为T,则速度=M*脉冲当量/T;②若在50μs定时器内出现的脉冲数M,M≤1,则继续等待;③若在50μs定时器外出现两个脉冲,且捕捉到两个脉冲间的时间为T,则速度=脉冲当量/T;④若在50μs定时器外出现一个脉冲或者零个脉冲,认为此时的速度为0;
所述电机速度测量实现的①和③均出现了1/T,若每个轴均使用一个除法器,需要耗费大量的LE资源,为了实现多轴逻辑共享同一除法器,可以采用时分复用的办法。又由于只需要计算速度,故除法器的被除数可以固定为一个常数;
[0007] 除法器的逻辑直接调用FPGA编译器中现成的LPM_DIVIDE模块,多通道实现则是自行设计的定序器逻辑。
[0008] 步骤二:多通道除法器的实现
[0009] 当出现①和③的时候;
[0010] 步骤1、用一个最大计数值为除法器流水线级数的循环自增计数器;
[0011] 步骤2、当某个通道需要使用除法器时,首先将该通道的除数值存入暂存器中,然后将定序器中对应通道的标志位置为1;
[0012] 步骤3、假如检测到定序器中所有通道的标志位为1的,就按照固定的优先级别顺序,将优先级最高通道的除数暂存器的值赋给除法器的除数,同时记录该时刻自增计数器的值,然后在计数器在接下来的一轮自增计数计到此数值时,依据分选器取出计算完的商。
[0013] 与现有的技术相比,本发明的有益效果是:采用改进的M法和T法综合的方法,避免了高速和低速临界速度的人为定义,提高了测度的测量精度;并且采用了多通道除法器计算各轴速度,使得六轴工业机器人多轴共享一个除法器资源,在节约大量LE逻辑资源的同时,并不影响各轴间的独立性。

实施方案

[0015] 一种基于FPGA的六轴工业机器人测速方法,包括电机测速方法实现步骤和多通道除法器实现步骤两部分。电机速度测量实现步骤包括:
[0016] 步骤一:电机速度测量
[0017] ①若在50μs定时器内出现M个脉冲,M≥2,并且捕捉到第一个脉冲的上升沿到第M个脉冲的上升沿时间为T,则速度=M*脉冲当量/T;②若在50μs定时器内出现的脉冲数M,M≤1,则继续等待;③若在50μs定时器外出现两个脉冲,且捕捉到两个脉冲间的时间为T,则速度=脉冲当量/T;④若在50μs定时器外出现一个脉冲或者零个脉冲,认为此时的速度为0;所述电机速度测量实现的①和③均出现了1/T,若每个轴均使用一个除法器,需要耗费大量的LE资源,为了实现多轴逻辑共享同一除法器,可以采用时分复用的办法。又由于只需要计算速度,故除法器的被除数可以固定为一个常数;如图1所示;
[0018] 除法器的逻辑直接调用FPGA编译器中现成的LPM_DIVIDE模块,多通道实现则是自行设计的定序器逻辑。
[0019] 步骤二:多通道除法器的实现
[0020] 当出现①和③的时候;
[0021] 步骤1、用一个最大计数值为除法器流水线级数的循环自增计数器;
[0022] 步骤2、当某个通道需要使用除法器时,首先将该通道的除数值存入暂存器中,然后将定序器中对应通道的标志位置为1;
[0023] 步骤3、假如检测到定序器中所有通道的标志位为1的,就按照固定的优先级别顺序,将优先级最高通道的除数暂存器的值赋给除法器的除数,同时记录该时刻自增计数器的值,然后在计数器在接下来的一轮自增计数计到此数值时,依据分选器取出计算完的商。

附图说明

[0014] 图1是六通道复用除法器简化结构图
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