[發明專利]一種機器人諧波傳動關節實際力矩值的獲取方法及裝置

有效

• 申請號: 201811587023.1
• 申請日: 2018-12-25
• 公開（公告）號: CN109623819B
• 公開（公告）日: 2020-08-21
• 發明（設計）人: 夏科睿;丁亮;石勝君;張成林;劉鵬飛;王飛
• 申請（專利權）人: 哈工大機器人集團股份有限公司
• 主分類號: B25J9/16
• 分類號: B25J9/16;B25J19/00
• 代理公司: 合肥市浩智運專利代理事務所(普通合伙) 34124
• 代理人: 丁瑞瑞

1.一種機器人諧波傳動關節實際力矩值的獲取方法，其特征在于，所述方法包括：

1)、利用諧波傳動關節柔性誤差模型，根據諧波傳動關節的電機端的位置信號、諧波傳動關節的連桿端的位置信號以及電機電流數據獲取諧波傳動關節輸出力矩模型值的集合；

2)、獲取樣本數據集合，使用所述樣本數據集合訓練機器學習模型，然后根據所述諧波傳動關節的電機端的位置信號、諧波傳動關節的連桿端的位置信號以及電機電流數據，獲取所述諧波傳動關節輸出力矩的預測值；

3)、對所述諧波傳動關節輸出力矩模型值以及所述預測值均值進行濾波處理，得到所述諧波傳動關節輸出力矩模型值對應的實際力矩值。

2.根據權利要求1所述的一種機器人諧波傳動關節實際力矩值的獲取方法，其特征在于，所述步驟1)，包括：

利用公式，計算諧波傳動關節的諧波傳動變形角度，其中，

Δθ_f為諧波傳動關節的諧波傳動變形角度；q_d為諧波傳動關節的連桿端的位置信號；q_m為電機端的位置信號；sgn()為符號函數；K_ω為諧波傳動關節中的波發生器的剛度系數；I_i為電機電流；c_ω為諧波傳動關節中的波發生器的滯后系數；l為諧波傳動關節中的諧波減速器減速比；e為自然底數；| |為求模函數；θ_err為電機輸端與連接桿輸出端之間的柔性誤差；i為電機電流參數的數量；

利用公式，計算柔性傳動扭轉角，其中，

Δθ為柔性傳動扭轉角；Δθ_ω為波發生器的輸入的扭轉角；為波發生器輸出扭轉角；l諧波傳動關節變速器的傳動比；

利用公式，τ_f＝a₁Δθ+a₂Δθ²+a₃Δθ³，計算諧波傳動關節柔性輸出力矩，進而獲取諧波傳動關節輸出力矩模型值的集合，其中，

τ_f為諧波傳動關節柔性輸出力矩；a₁為預設的第一參數；a₂為預設的第二參數；a₃為預設的第三參數；

利用公式，計算諧波傳動關節輸出力矩模型值，其中，

τ_model為諧波傳動關節輸出力矩模型值；tan()為正切函數；c_f為預設的第一常量；K_fo為預設的第二常量。

3.根據權利要求1所述的一種機器人諧波傳動關節實際力矩值的獲取方法，其特征在于，所述步驟2)包括：

A：以諧波傳動關節實際輸出力矩值為目標，將所述樣本數據集合分成多個子集合，然后將各個子集合分別輸入各個局部高斯過程機器學習模型中進行訓練，其中，所述樣本數據包括：諧波傳動關節的電機端的位置信號、諧波傳動關節的連桿端的位置信號、電機電流數據以及諧波傳動關節的實際力矩值；

B：將步驟1)中的諧波傳動關節的電機端的位置信號、諧波傳動關節的連桿端的位置信號以及電機電流數據輸入到所述訓練后得到的局部高斯過程機器學習模型中，計算所述樣本數據到各個局部高斯過程機器學習模型的距離，并獲取距離最大值對應的局部高斯過程機器學習模型；

C：獲取所述諧波傳動關節輸出力矩的位置因子，判斷所述位置因子中的各個距離參數中的最大值是否小于預設閾值；

D：若是，更新局部高斯過程機器學習模型，并將更新后的局部高斯過程機器學習模型的中心點作為新的擬合點；返回執行所述B步驟，直至所述C步驟的判斷結果為否；

E：若否，根據各個局部高斯過程機器學習模型輸出的所述諧波傳動關節輸出力矩的預測值的加權平均值，計算所述諧波傳動關節輸出力矩的預測值對應的預測值均值。