[發明專利]基于特定關節運動的工業機器人負載動力學參數辨識方法

在審

• 申請號: 201710250005.3
• 申請日: 2017-04-17
• 公開（公告）號: CN107016207A
• 公開（公告）日: 2017-08-04
• 發明（設計）人: 于文進;劉文禮;曹華;庹華;湯中華
• 申請（專利權）人: 珞石（北京）科技有限公司
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 北京世譽鑫誠專利代理事務所(普通合伙)11368
• 代理人: 孫國棟

技術領域

本發明涉及工業機器人技術領域，特別涉及一種基于特定關節運動的工業機器人負載動力學參數辨識方法。

背景技術

工業機器人已成為工業自動化過程中提升生產效率和生產線柔性的不可或缺的工具。隨著質量標準和應用場景的擴展，對工業機器人的性能提出了越來越高的要求。移動速度和精度是衡量機器人性能的兩類主要指標，而影響這兩個主要指標的重要因素是復雜的機器人動力學特性。動力學特性對機器人的影響可以通過動力學模型描述，動力學模型建立關節驅動力與運動之間的關系，該關系越準確則機器人的運動特性越容易準確控制。因此對機器人進行全面建模并準確獲取其動力學參數，通過控制系統對其動力學特性進行在線補償，是提升工業機器人動作速度和跟蹤精度的重要技術途徑。

實際應用中工業機器人動作結構由兩部分構成：機器人本體和連接在機器人末端的工具負載，具體參見示意圖1。在工業機器人領域，一般未關注或只關注機器人本體的動力學影響，忽略負載動力學因素的影響，但隨著高負載-慣量比的機器人出現，負載動力學因素在機器人控制中的影響也逐漸突出。

機器人負載動力學參數的獲取可以通過設計參數得到，也可通過辨識實驗得到。負載動力學參數辨識是指通過執行具有一定特性的機器人運動，通過分析機器人關節驅動力矩與運動數據的關聯，結合機器人本體的動力學信息，得到工具負載的動力學參數估計值。

由于加工偏差的存在，負載結構重心、轉動慣量等動力學參數與實際值可能存在較大偏差，尤其是對于構型復雜的工具負載，其動力學設計參數往往難以準確獲得。因此工業機器人的負載動力學參數辨識技術是依靠動力學提升其性能的重要環節。

發明內容

本發明的目的旨在至少解決所述技術缺陷之一。

為此，本發明的目的在于提出一種基于特定關節運動的工業機器人負載動力學參數辨識方法。

為了實現上述目的，本發明的實施例提供一種基于特定關節運動的工業機器人負載動力學參數辨識方法，包括如下步驟：

步驟S1，建立工業機器人負載動力學參數模型，其中，所述參數模型為：

其中，τ_link為機器人本體運動時關節驅動力，τ_linkload為有工具負載時關節驅動力

步驟S2，根據所述工業機器人負載動力學參數模型，設計重力辨識軌跡和慣量辨識軌跡；

步驟S3，根據步驟S2中設計的重力辨識軌跡和慣量辨識軌跡，采集并處理負載辨識運動數據重力辨識運動與慣量辨識運動，通過運動過程關節運動參數與驅動力矩參數，可以得到負載動力學參數L＝[m,s_x,s_y,s_z,I_xx,I_yy,I_zz]^T，其中，

m＝f_m(d₃,d₅,τ_{load_30_gravity_+},τ_{load_30_gravity_-},τ_{load_50_gravity_+},τ_{load_50_gravity_-})

s_x＝f_sx(d₆,m,τ_{load_50_gravity_+},τ_{load_50_gravity_-})

s_y＝f_sy(m,s_x,τ_{load_50_gravity_+},τ_{load_50_gravity_-},τ_{load_51_gravity_+},τ_{load_51_gravity_-})

s_z＝f_sz(m,s_x,τ_{load_50_gravity_+},τ_{load_50_gravity_-},τ_{load_51_gravity_+},τ_{load_51_gravity_-})