[發明專利]一種降低工業機器人振動的在線控制方法

有效

• 申請號: 201710252183.X
• 申請日: 2017-04-17
• 公開（公告）號: CN106873383B
• 公開（公告）日: 2020-01-14
• 發明（設計）人: 袁順寧;庹華;張雷;韓峰濤;宋斌
• 申請（專利權）人: 珞石(山東)智能科技有限公司
• 主分類號: G05B13/04
• 分類號: G05B13/04
• 代理公司: 11617 北京瑞盛銘杰知識產權代理事務所(普通合伙)
• 代理人: 鄭海松

1.一種降低工業機器人振動的在線控制方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟S1，建立工業機器人柔性關節動力學模型，

其中，扭簧采用非線性彈簧模型，摩擦力采用“庫倫+粘滯”的經典模型：

其中，其中τ為電機扭矩，為電機轉子角位移，J_m為電機轉子慣量，τ_f為摩擦力，r為減速比，τ_s為扭簧彈性力，d為阻尼系數，J_a為負載慣量，為臂桿角位移；

步驟S2，根據建立的柔性關節動力學模型，采用離線方法辨識模型的各個動力學參數初值，其中，辨識的動力學參數包括：辨識獲取的參數包括d、k₁、k₃、F_V、F_C；

步驟S3，采用非參數頻域辨識方法對柔性關節動力學參數進行在線辨識，包括：根據步驟S1中建立的柔性關節動力學模型，可以得到線性化后的電機扭矩和電機轉子角加速度的傳遞函數為：

機器人運行過程中，電機扭矩τ和電機轉子角速度都可以從驅動器直接得到，對電機轉子角加速度做差分和濾波平滑后可以得到電機轉子角加速度，根據采集的數據可以得到電機扭矩和轉子角加速度的頻響函數Fr,辨識問題變成根據模型初始參數，迭代尋找滿足的最優估計參數，Fe為動力學模型的頻響函數；

步驟S4，對柔性關節控制參數進行在線調整，包括：調整陷波器的陷波頻率和帶寬；調整伺服驅動器位置環的比例項系數。

2.如權利要求1所述的降低工業機器人振動的在線控制方法，其特征在于，在所述步驟S2中，對于k₁、k₃,通過給關節施加外部靜態載荷的同時獲取變形，用最小二乘法擬合“力-變形”曲線得到，d通過對關節施加脈沖激勵，測量振幅衰減半周期得到，F_V、F_C通過電機“輸出扭矩-速度”曲線擬合得到。

3.如權利要求1所述的降低工業機器人振動的在線控制方法，其特征在于，在所述步驟S4中，所述調整陷波器的陷波頻率和帶寬，包括如下步驟：

陷波器用來把運動指令中容易激發柔性振動的分量濾除，所述陷波頻率對應所述步驟S3中頻響函數的共振頻率，并設置相應的陷波器陷波帶寬，以避免運動激發的柔性振動。

4.如權利要求1所述的降低工業機器人振動的在線控制方法，其特征在于，在所述步驟S4中，所述步驟S3中辨識出柔性關節當前的參數后，計算柔性關節模型的零極點，通過在線調整位置環比例項的系數，在保證電機跟蹤誤差的同時減小關節振動。