[發(fā)明專利]一種柔性多關(guān)節(jié)機器人電流力控制系統(tǒng)及方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710531020.5
• 申請日: 2017-06-30
• 公開（公告）號: CN109202889A
• 公開（公告）日: 2019-01-15
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 鄒風(fēng)山;徐方;曲道奎;趙彬;宋吉來;劉曉帆
• 申請（專利權(quán)）人: 沈陽新松機器人自動化股份有限公司
• 主分類號: B25J9/16
• 分類號: B25J9/16
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標(biāo)代理有限公司 21002
• 代理人: 許宗富

1.一種柔性多關(guān)節(jié)機器人電流力控制系統(tǒng)，其特征在于，包括以下模塊：

運動學(xué)建模模塊，用于建立柔性多關(guān)節(jié)機器人的動力學(xué)結(jié)構(gòu)模型，求解柔性機器人的動力學(xué)方程的正逆動力學(xué)，計算得到所需關(guān)節(jié)驅(qū)動力矩值；

動力學(xué)重力補償模塊，用于計算連桿的速度和加速度，計算連桿間的相互作用力、力矩以及關(guān)節(jié)驅(qū)動力矩，進(jìn)行重力補償；

摩擦力補償模塊，用于根據(jù)驅(qū)動器的力矩曲線進(jìn)行摩擦力辨識，進(jìn)行摩擦力補償；

所述柔性多關(guān)節(jié)機器人的電機根據(jù)所述運動學(xué)建模模塊計算得到的關(guān)節(jié)驅(qū)動力矩值、所述動力學(xué)重力補償模塊計算得到的重力補償以及摩擦力補償模塊計算得到的摩擦力補償，來控制柔性多關(guān)節(jié)機器人運動。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的柔性多關(guān)節(jié)機器人電流力控制系統(tǒng)，其特征在于，所述柔性多關(guān)節(jié)機器人電流力控制系統(tǒng)還包括濾波器模塊，用于根據(jù)算數(shù)平均值濾波法過濾驅(qū)動器在啟動和停止時產(chǎn)生的干擾信號。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的柔性多關(guān)節(jié)機器人電流力控制系統(tǒng)，其特征在于，所述柔性多關(guān)節(jié)機器人電流力控制系統(tǒng)還包括拖拽示教模塊，用于進(jìn)行機器人拖曳式示教，記錄機器人的位置點。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的柔性多關(guān)節(jié)機器人電流力控制系統(tǒng)，其特征在于，運動學(xué)建模模塊建立正運動學(xué)方程的具體過程為：根據(jù)MDH坐標(biāo)關(guān)系表建立傳遞變換矩陣方程，運用正解相乘矩陣乘積得到運動學(xué)正解關(guān)系表達(dá)式：

其中，a_i-1表示連桿的長度，是MDH坐標(biāo)中z_i-1與z_i之間的公垂線，α_i-1表示連桿的轉(zhuǎn)角，為MDH坐標(biāo)中z_i-1與z_i之間角度；d_i表示連桿的偏距，為MDH坐標(biāo)中z_i軸上兩條相鄰的公垂線之間的距離；θ_i表示關(guān)節(jié)角，為MDH坐標(biāo)中x_i-1與x_i相互平行繞z軸旋轉(zhuǎn)的角度；i表示當(dāng)前坐標(biāo)系號；i-1上一個坐標(biāo)系號；cθ_i代表cosθ_i；sθ_i代表sinθ_i；T旋轉(zhuǎn)矩陣；旋轉(zhuǎn)矩陣T是{i}坐標(biāo)系相對于{i-1}坐標(biāo)系的描述；

通過牛頓迭代方程組計算得到六個關(guān)節(jié)位置值，求解關(guān)節(jié)位置值的具體步驟為：由牛頓迭代方程組計算關(guān)節(jié)位置值，牛頓法下山法的迭代公式為：

xⁿ⁺¹＝xⁿ-ω(F′(xⁿ))^-1F(xⁿ)

其中，x＝[θ₁ θ₂ … θ₆]；n+1表示當(dāng)前時刻；n表示上一個時刻；ω表示下山因子，ω＝0.5；F(xⁿ)為雅克比矩陣，表示當(dāng)前時刻x的表達(dá)關(guān)系式；

求解雅克比矩陣J，且保證其始終可逆：

從而完成正反運動學(xué)的求解。