[發(fā)明專利]一種機(jī)械臂的多負(fù)載自適應(yīng)重力補(bǔ)償方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010466099.X
• 申請(qǐng)日: 2020-05-28
• 公開（公告）號(hào): CN111618857B
• 公開（公告）日: 2021-04-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 甘博涵;許靖;喬天;文理為;杜思傲;董旭亮;榮健
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 杭州鍵嘉機(jī)器人有限公司
• 主分類號(hào): B25J9/16
• 分類號(hào): B25J9/16
• 代理公司: 深圳知幫辦專利代理有限公司 44682
• 代理人: 王敏

1.一種機(jī)械臂的多負(fù)載自適應(yīng)重力補(bǔ)償方法，其特征在于，包括如下步驟，

S1.1，搭建機(jī)械臂的運(yùn)動(dòng)學(xué)模型；

S1.2，重構(gòu)動(dòng)力學(xué)模型的重力項(xiàng)；

S1.3，無負(fù)載靜態(tài)位置采樣；

S1.4，安裝各個(gè)工具后分別進(jìn)行靜態(tài)位置采樣；

S1.5，分別計(jì)算各個(gè)工具待標(biāo)定的參數(shù)值；

S1.6，分別計(jì)算各個(gè)工具的質(zhì)量和質(zhì)心；

S2.1，計(jì)算當(dāng)前安裝的工具對(duì)法蘭施加的力；

S2.2，補(bǔ)償工具重力；

其中，S1.1步驟中，使用標(biāo)準(zhǔn)D-H法構(gòu)建機(jī)械臂關(guān)節(jié)坐標(biāo)系；在建立了關(guān)節(jié)坐標(biāo)系后，以一定規(guī)則對(duì)每段機(jī)械臂的質(zhì)心位置建立質(zhì)心坐標(biāo)系；建立質(zhì)心坐標(biāo)系時(shí)只需要保證坐標(biāo)系原點(diǎn)位于每一段臂的質(zhì)心處即可；

其中，步驟S1.2中重構(gòu)動(dòng)力學(xué)模型的重力項(xiàng)方法如下：

對(duì)于靜止?fàn)顟B(tài)的機(jī)械臂，重力項(xiàng)G等于機(jī)械臂關(guān)節(jié)力矩τ，公式表示為：G(θ_i,m_i,c_i)＝τ；重力項(xiàng)與關(guān)節(jié)角θ_i、質(zhì)量m_i和質(zhì)心c_i有關(guān)；

其中，S1.3步驟中，機(jī)械臂在無負(fù)載情況下，運(yùn)行到工作空間下任意非奇異位置，采樣關(guān)節(jié)位置和力矩讀數(shù)；重復(fù)采樣步驟，使采樣點(diǎn)盡可能遍布整個(gè)工作空間；其中，S1.4步驟中，將各工具分次安裝在機(jī)械臂末端，重復(fù)步驟S1.3進(jìn)行靜態(tài)位置采樣；

其中，S1.5步驟中，計(jì)算各個(gè)工具待標(biāo)定的參數(shù)值的具體方法為:

將采集到的所有數(shù)據(jù)按照工具進(jìn)行分組，將每一組數(shù)據(jù)堆疊到S1.2中得到的方程組內(nèi)，如下所示：

其中，數(shù)據(jù)集中的關(guān)節(jié)位置將被堆疊到矩陣中；矩陣可被分解為以下形式：

其中，步驟S1.6中工具的質(zhì)量和質(zhì)心可通過將帶工具標(biāo)定的參數(shù)和無負(fù)載標(biāo)定的參數(shù)進(jìn)行比較，再結(jié)合多體系統(tǒng)質(zhì)心公式可得到確定；

其中，步驟S2.1中，使用無負(fù)載狀態(tài)下標(biāo)定的參數(shù)，可計(jì)算出當(dāng)前位置由機(jī)械臂本體導(dǎo)致的關(guān)節(jié)力矩τrobot；將實(shí)時(shí)測(cè)量的關(guān)節(jié)力矩τmeasure與τrobot相減，得到的是由外力導(dǎo)致的關(guān)節(jié)力矩τext；再利用雅可比矩陣，可將外力從關(guān)節(jié)空間映射到工作空間，計(jì)算出機(jī)械臂末端在工作空間中受到的外力。