[發明專利]一種機器人及其力跟蹤誤差的控制方法及系統

有效

• 申請號: 201710461828.0
• 申請日: 2017-06-19
• 公開（公告）號: CN107263541B
• 公開（公告）日: 2019-08-20
• 發明（設計）人: 黃毅;李健
• 申請（專利權）人: 中山長峰智能自動化裝備研究院有限公司;中山北京理工大學研究院
• 主分類號: B25J19/00
• 分類號: B25J19/00;B25J9/16;B25J9/22
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 王戈

1.一種機器人的力跟蹤誤差的控制方法，其特征在于，所述控制方法應用于一種機器人，所述機器人包括：

電機、力矩傳感器、中央處理器，電機驅動器；

所述中央處理器與所述電機驅動器電連接，所述電機驅動器與所述電機電連接；

所述中央處理器向所述電機驅動器發送一個轉動指令，所述電機驅動器按照所述轉動指令驅動所述電機，使得所述機器人的頸部轉動；所述電機與所述力矩傳感器同軸相連；所述力矩傳感器用于接收所述機器人所受的外力并傳送到所述中央處理器；

所述中央處理器與所述力矩傳感器電連接；所述中央處理器用于對所述力矩傳感器接收到的所述機器人所受的外力進行處理，并根據處理結果對電機的轉動進行控制；

所述控制方法包括：

設定期望跟蹤力；

獲取實際接觸力；所述實際接觸力為處于關節處的力矩傳感器接收的關節所受的外力；

根據所述期望跟蹤力和所述實際接觸力確定所述力跟蹤誤差；

對所述力跟蹤誤差進行處理，得到中間量；所述中間量包括第一中間量和第二中間量；所述對所述力跟蹤誤差進行處理，得到中間量，具體包括：根據公式對所述力跟蹤誤差進行處理，得到第一中間量；對所述第一中間量進行比例-積分-微分運算，得到第二中間量；所述第二中間量為其中，所述E_f為第一中間量，所述為所述第一中間量的一階導數，所述k_p，k_i，k_d分別為所述第二中間量的比例，積分和微分增益；e_f為力跟蹤誤差；t為時間；

確定電機期望轉動角度；

在力跟蹤過程中，根據所述中間量、所述力跟蹤誤差以及所述機器人的特性確定電機轉動軌跡修正值；所述機器人的特性包括慣量、阻尼系數以及剛度；其中，所述剛度是根據所述中間量計算得到的；

根據所述電機期望轉動角度和所述電機轉動軌跡修正值，確定實際輸入轉動角度；

將所述實際輸入轉動角度輸入所述機器人。

2.根據權利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述確定所述電機期望轉動角度，具體包括：

設定電機期望轉動軌跡的初始值和更新率；

根據所述初始值、所述更新率以及積分值確定所述電機期望轉動角度。

3.根據權利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述在力跟蹤過程中，根據所述中間量、所述力跟蹤誤差以及所述機器人的特性確定電機轉動軌跡修正值，具體包括：

根據公式確定電機轉動軌跡修正值；其中，M為所述機器人的慣量，B為所述機器人的阻尼系數，K(t)為所述機器人的剛度，x_dc為所述電機轉動軌跡修正值，為所述電機轉動軌跡修正值的一階導數，為所述電機轉動軌跡修正值的二階導數，e_f為所述力跟蹤誤差；所述剛度可根據公式來計算，其中，k_p，k_i，k_d分別為所述第二中間量的比例，積分和微分增益，K₀為機器人剛度的初始值，為第一中間量的一階導數，是x_dc的倒數。