[發明專利]一種調節變負載機器人關節位置的控制方法及系統

有效

• 申請號: 202010186120.0
• 申請日: 2020-03-17
• 公開（公告）號: CN111230889B
• 公開（公告）日: 2021-04-30
• 發明（設計）人: 黃強;于晗;陳學超;余張國;劉雅梁;黃高
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: B25J9/18
• 分類號: B25J9/18
• 代理公司: 南京智造力知識產權代理有限公司 32382
• 代理人: 杜丹

1.一種調節變負載機器人關節位置的控制方法，其特征在于，通過關節端編碼器測量關節轉角，得到實時負載重力矩g(q)；通過關節力傳感器測量關節力矩，運用動態力補償法，調節動態力補償系數K_t；基于動態力補償系數K_t獲得PD調節量x，進而對位置誤差進行PD調節，使得關節能夠準確跟隨期望軌跡；

獲得實時負載重力矩的方法為：測量出了關節的轉角q，并根據負載質心與關節距離r和負載質量m得到實時負載重力矩：g(q)＝mgrsin(q)；

通過測量出了關節的力矩τ，并根據實時負載重力矩g(q)進行動態力矩補償，控制率為：τ_d＝τ+K_t(g(q)-τ)，K_t在0～1之間調節；τ_d為補償的動態力。

2.根據權利要求1所述的一種調節變負載機器人關節位置的控制方法，其特征在于，根據控制率得到PD調節量：進而對位置誤差進行PD調節，調節P、D參數值，使得關節位置跟隨準確，其中，M為負載轉動慣量，B為電機慣量，為離心力和哥氏力，為電機轉動的加速度，是關節轉角加速度，τ_f為關節摩擦力矩。

3.一種基于權利要求1-2中任意一項權利要求所述調節變負載機器人關節位置方法的控制系統，其特征在于，包括PD調節器和動態力補償單元；將關節角和期望角度之間的偏差作為PD調節器的輸入，PD調節器的輸出與動態力補償單元的輸出求和作為機器人關節的控制輸入量，進而對機器人關節位置進行調控；所述動態力補償單元的輸入是機器人關節的關節力矩和關節角；所述機器人關節包括電機和關節，將控制輸入量作為電機電流環的輸入。