[發明專利]工業機器人銑削過程中的關節剛度辨識方法

有效

• 申請號: 202110078188.1
• 申請日: 2021-01-20
• 公開（公告）號: CN112775974B
• 公開（公告）日: 2022-11-11
• 發明（設計）人: 段現銀;張燦;張樵;朱澤潤;彭芳瑜;李瀾濤;楊家瑜
• 申請（專利權）人: 武漢科技大學
• 主分類號: B25J9/16
• 分類號: B25J9/16;B25J11/00;B25J19/00;G06F17/16;G06F30/17;G06F30/20;B23C9/00;B25J19/02
• 代理公司: 武漢泰山北斗專利代理事務所(特殊普通合伙) 42250
• 代理人: 程千慧

1.工業機器人銑削過程中的關節剛度辨識方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1、機器人柔度矩陣C為待求解的機器人銑削過程的剛度矩陣K的逆，C為6×6矩陣，按照矩陣元素的物理意義，將C分為四個3×3的子矩陣，具體為：

式中，C_tt表示為平移柔度子矩陣；C_rr表示為旋轉柔度子矩陣；C_tr表示為耦合柔度子矩陣；雅可比矩陣J由機器人D-H參數計算得到；對角矩陣K_q表示為機器人的關節剛度；雅可比矩陣J和對角矩陣K_q的矩陣描述分別為：

步驟2、基于柔度矩陣C，可得機器人末端變形ΔX與其作用力F之間的關系為

式中，ΔX表示為機器人銑削過程中末端上的平移和旋轉位移，F為作用在末端上的廣義力，包括力和力矩，其中：

將公式(3)轉換為

式中，d_x、d_y和d_z為測量得到的機器人銑削過程中末端x、y、z三個方向的變形，δ_x、δ_y和δ_z為機器人銑削過程中末端x、y、z三個方向的旋轉變形，F₁，F₂和F₃分別為機器人銑削過程中末端x、y、z三個方向的銑削力，M_x,M_y,M_z分別為機器人銑削過程中末端x、y、z三個方向的力矩，ΔX_t＝[d_x d_y d_z]^T為ΔX中的平移位移部分，即為機器人銑削過程中的末端力致變形，F_f＝[F₁F₂ F₃]^T為F中作用力部分；

步驟3、將公式(1)代入公式(5)，得到力致變形ΔX_t為

把關節剛度分離出來，則可將公式(6)展開得到如下

A＝[A₁ A₂]，

式中，J_ij為雅可比矩陣J中第i行第j列的元素，x即為柔度矩陣；

步驟4、進一步將公式(6)化簡即可得：

步驟5、根據機器人加工路徑上機器人末端位姿反解獲取運動過程關節角數據，求解得到A₁和A₂，即得到矩陣A；

所述步驟5中，

A＝[A₁ A₂]，

步驟6、由Ax＝ΔX_t，代入A和△X_t求出x，且矩陣方程組的解向量x應滿足最小化誤差

x即為柔度矩陣C，柔度矩陣C為剛度矩陣K的逆，繼而求得剛度矩陣K

K＝C^-1

即得到了機器人銑削運動狀態下的關節剛度。