[發明專利]一種多軸機器人的扭矩前饋方法

有效

• 申請號: 202010787101.3
• 申請日: 2020-08-07
• 公開（公告）號: CN111872942B
• 公開（公告）日: 2023-06-20
• 發明（設計）人: 梁祥義
• 申請（專利權）人: 四川福莫斯工業技術有限公司
• 主分類號: B25J9/16
• 分類號: B25J9/16;B25J9/22
• 代理公司: 成都九鼎天元知識產權代理有限公司 51214
• 代理人: 胡川

本發明公開了一種多軸機器人的扭矩前饋方法，該扭矩前饋方法包括以下步驟：S1：測量工具重量、重心位置、力臂；S2：將工具安裝在多軸機器人上；S3：根據工具重量、重心位置、力臂對多軸機器人的TCP進行預設移動路徑的示教編程，記錄工具的移動路徑位置數據，其中，移動路徑位置數據包括工具重量的水平分量、工具重量的垂直分量、工具力臂的水平分量和工具力臂的垂直分量；S4：根據工具的移動路徑位置數據計算前饋扭矩；S5：控制伺服電機驅動多軸機器人的TCP按照所述預設移動路徑移動，并且根據伺服電機的轉動角度向伺服電機輸入前饋扭矩，以使得多軸機器人的TCP不偏離所述預設移動路徑。本發明能夠保證TCP的移動軌跡的精度。

技術領域

本發明涉及機械控制技術領域，特別是涉及一種多軸機器人的扭矩前饋方法。

背景技術

對于采用伺服電機驅動的多軸機械系統，機械系統的TCP(工具中心點)在空間的每一個位置都會對應每個軸的某一位置(在不存在奇異點的情況下)。如果要求這個機械系統的TCP在某段時間內在空間沿一條規定的軌跡移動，那么驅動這個機械系統的每根軸，在每個時刻的位置都要滿足這個規定好的軌跡方程，才能保證TCP的移動路徑不偏移這個規定的軌跡。

機械運動在動力與阻力相平衡時，機械機構將保持勻速或靜止的狀態。當負載發生變化時，阻力也就發生了波動，那么機械運動將發生加速或減速的現象，伺服電機的控制系統將會根據負載的變化而進行實時調整，那么這種調整或多或少地改變了某些時刻軸所在的位置。比如，當負載突然增大時，電機的反電動勢必然降低，導致電流增長，而增大的電流使電機產生更高的轉矩來克服這個增大的負載。在調整過程中電機的運行出現很小的波動，然后快速達到一個新的平衡。這個調整過程或多或少總還是有的，伺服電機的性能越好，這個調整過程就越快，調整的超調就越小。但是調整的過程會導致某一時刻的實際位置不能與其預定位置一致，也就是說這個軸在路徑運動中出現了偏差。

多軸機械系統在運行過程中，每個軸運行到不同位置都會影響其它軸所受到的阻力，甚至會改變某些部分結構的重心、摩擦阻力也會出現相應的變化，從而會影響TCP的移動軌跡的精度。

發明內容

本發明的目的在于提供一種多軸機器人的扭矩前饋方法，能夠保證TCP的移動軌跡的精度。

為解決上述技術問題，本發明采用的一個技術方案是：提供一種多軸機器人的扭矩前饋方法，S1：測量工具重量、重心位置、力臂；

S2：將工具安裝在多軸機器人上；

S3：根據工具重量、重心位置、力臂對多軸機器人的TCP進行預設移動路徑的示教編程，記錄工具的移動路徑位置數據，其中，移動路徑位置數據包括工具重量的水平分量、工具重量的垂直分量、工具力臂的水平分量和工具力臂的垂直分量，工具重量的水平分量的計算式為：

G(X)＝Gsinα

工具重量的垂直分量的計算式為：

G(Y)＝Gcosα

工具力臂的水平分量的計算式為：

L(X)＝Lsinα

工具力臂的垂直分量的計算式為：

L(Y)＝Lcosα

其中，G為工具重量，L為工具力臂，α為伺服電機轉動角度；

S4：根據工具的移動路徑位置數據計算前饋扭矩，其中，前饋扭矩的計算式為：

T(X)＝MG(X)L(X)或T(Y)＝MG(Y)L(Y)

其中，T(X)為前饋扭矩，M為電機扭矩系數；