[發明專利]一種機器人摩擦力辨識方法

有效

• 申請號: 202010006816.0
• 申請日: 2020-01-03
• 公開（公告）號: CN111177941B
• 公開（公告）日: 2020-11-20
• 發明（設計）人: 楊金橋;谷菲
• 申請（專利權）人: 成都卡諾普自動化控制技術有限公司
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;B25J19/00;G06F119/14
• 代理公司: 四川省成都市天策商標專利事務所 51213
• 代理人: 郭會

本發明公開了一種機器人摩擦力辨識方法，包括步驟：A.建立無摩擦的機器人的動力學模型；B.使待辨識的軸以某一速度做勻速單關節云端采集反饋位置、速度、加速度、反饋力矩；C.代入動力學公式計算理論力矩，根據理論力矩、反饋力矩計算摩擦力矩；D.擬合得到該速度下摩擦力矩與理論力矩之間的關系；E.判定是都達到最大速度，若沒有提高速度返回步驟B，否則擬合得到摩擦力隨速度和載荷變化的曲線。本發明通過辨識的方法，得到機器人每個關節的摩擦力與速度和載荷之間的關系，建立摩擦力的準確模型，提高伺服的控制精度。

技術領域

本發明涉及摩擦力辨識技術領域，特別涉及一種機器人摩擦力辨識方法。

背景技術

工業機器人減速器的摩擦力受速度、載荷、潤滑等多重因素影響呈非線性變化，由于非線性模型的復雜性及摩擦力受多種因素影響，常用與速度相關的一次多項式來近似表示摩擦力，即庫倫-粘性摩擦模型，低速運動時，摩擦力為一個恒定不變的值，庫倫摩擦(靜摩擦力)，高速運動時，摩擦力等于速度乘以一個恒定摩擦系數系數之加上庫倫摩擦。

但是庫倫-粘性摩擦模型僅僅描述了摩擦力隨速度變化的近似情況，忽略了載荷對摩擦力的影響，載荷會導致減速器齒輪發生變形，影響減速器的摩擦力，機器人運動時，各軸載荷實時變化，導致其摩擦實時變化，庫倫-粘性摩擦模型無法準確描述速度和載荷同時變化時，摩擦力的變化情況。

發明內容

本發明的目的是克服上述背景技術中不足，提供一種機器人摩擦力辨識方法，通過辨識的方法，得到機器人每個關節的摩擦力與速度和載荷之間的關系，建立摩擦力的準確模型，提高伺服的控制精度。

為了達到上述的技術效果，本發明采取以下技術方案：

一種機器人摩擦力辨識方法，包括以下步驟：

A.建立無摩擦的機器人的動力學模型；

B.使待辨識的軸以某一速度從負關節極限到正關節極限做勻速關節運動，從每個伺服驅動器中讀取每個插補周期電機的反饋脈沖P_i、轉速r_i、反饋電流百分比Iper_i，然后計算得到每個軸的位置θ_i、速度加速度以及反饋力矩τr_i；

C.根據機器人動力學模型以及計算得到的每個軸的位置θ_i、速度加速度使用動力學公式計算理論力矩τt_i，再根據理論力矩τt_i和反饋力矩τr_i得到摩擦力矩τf_i；

D.根據速度曲線，選取勻速段的理論力矩τt_i和摩擦力矩τf_i，以理論力矩τt_i為橫坐標，摩擦力矩τf_i為縱坐標，采用一次多項式τf_i＝k_i*τf_i+Tc_i分段擬合得到該速度下k_i和Tc_i，其中，k_i表示當速度為時，第i個軸的摩擦力矩τf_i受理論力矩τt_i影響的比例系數，Tc_i表示第i個軸的摩擦力矩τf_i受速度的影響的比例系數；

E.將軸的速度每次提升至上一次速度的a％，a＞100，直至最大速度為止，重復步驟B至D，分段擬合得到其他速度下的k_i、Tc_i；

F.擬合得到摩擦力與速度和理論力矩之間的關系。

進一步地，所述步驟A包括：

A1.采用三維軟件或者測量儀器得到機器人的每個軸的質量、重心、轉動慣量，查詢電機手冊和減速器手冊得到電機的轉動慣量和減速器的減速比；