[發(fā)明專利]一種基于非線性摩擦力的機(jī)器人運(yùn)動求解方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202210018139.3
• 申請日: 2022-01-07
• 公開（公告）號: CN114161430A
• 公開（公告）日: 2022-03-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 申灣舟;庹華;韓峰濤;張航;陳可;于文進(jìn);張雷;韓建歡
• 申請（專利權(quán)）人: 珞石（北京）科技有限公司
• 主分類號: B25J9/16
• 分類號: B25J9/16
• 代理公司: 北京世譽(yù)鑫誠專利代理有限公司 11368
• 代理人: 劉秀珍

本發(fā)明提出了一種基于非線性摩擦力的機(jī)器人運(yùn)動求解方法，包括：步驟S1，建立摩擦力基礎(chǔ)模型；步驟S2，固定激振頻率，采用分步積分對時域方程進(jìn)行求解；步驟S3，遍歷所有的激振頻率，重復(fù)步驟S2，進(jìn)行全頻域分析。分步積分中對應(yīng)位移、速度、加速度的力變化量將作為計算中間量，參與下一步迭代的計算，根據(jù)力值變化的中間值更新當(dāng)前加速度；根據(jù)新的加速度和力值變化中間值，更新當(dāng)前速度項(xiàng)；根據(jù)新的加速度、速度以及力值中間值，更新當(dāng)前位移項(xiàng)；控制時域的誤差，引入物理量縮比系數(shù)q，作為時域分析中的目標(biāo)方程；方程的解，即為時域分析中位移和速度組成的向量；如果沒有最優(yōu)或者結(jié)果發(fā)散，則最優(yōu)解從初值繼承，繼續(xù)下一步頻率域分析。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種基于非線性摩擦力的機(jī)器人運(yùn)動求解方法。

背景技術(shù)

傳統(tǒng)的機(jī)器人建模方法，對摩擦力部分采用靜摩擦與庫侖摩擦力疊加進(jìn)行建模。因?yàn)闄C(jī)器人實(shí)際運(yùn)動過程的復(fù)雜性，構(gòu)件之間的接觸面會隨著不同工況實(shí)時變化，采用恒定的接觸面摩擦模型，將導(dǎo)致機(jī)器人動力學(xué)模型無法保持準(zhǔn)確性。近年來，隨著計算機(jī)性能的提升，越來越多的復(fù)雜摩擦力模型被提出：Stribeck指數(shù)摩擦模型、Dahl動態(tài)摩擦模型，以及LuGre動態(tài)摩擦模型。隨著越來越多參數(shù)的引入，參數(shù)辨識的難度和計算復(fù)雜度大大提升。

另一方面，對機(jī)器人最小組成單元——單關(guān)節(jié)的摩擦力實(shí)驗(yàn)測量，往往不能準(zhǔn)確擬合現(xiàn)實(shí)工況，導(dǎo)致理論計算值、實(shí)測值和實(shí)際工況之間存在巨大差異，測試結(jié)果的置信度不高。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的旨在至少解決所述技術(shù)缺陷之一。

為此，本發(fā)明的目的在于提出一種基于非線性摩擦力的機(jī)器人運(yùn)動求解方法。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的實(shí)施例提供一種基于非線性摩擦力的機(jī)器人運(yùn)動求解方法，包括如下步驟：

步驟S1，建立摩擦力基礎(chǔ)模型；

步驟S2，固定激振頻率，采用分步積分對時域方程進(jìn)行求解；

其中，分步積分中對應(yīng)位移(x)、速度加速度的力變化量ΔF_k，ΔF_d，ΔF_m將作為計算中間量，參與下一步迭代的計算，其中，m質(zhì)量，d阻尼，k剛度，

ΔF_k(t)＝kx(t+Δt)-kx(t)＝kΔx(t)

根據(jù)力值變化的中間值更新當(dāng)前加速度(二階量)：

根據(jù)新的加速度和力值變化中間值，更新當(dāng)前速度項(xiàng)：

根據(jù)新的加速度、速度以及力值中間值，更新當(dāng)前位移項(xiàng)(三階量)：

對于定長時不變系統(tǒng)，每執(zhí)行一次時域積分，更新n次頻域圖像，直到最大激勵頻率超過2倍的系統(tǒng)固有頻率，進(jìn)行下一次的時域分析計算，其中，n為指定的頻率分析最大迭代次數(shù)；

控制時域的誤差，引入物理量縮比系數(shù)q，作為時域分析中的目標(biāo)方程；

方程的解，即為時域分析中位移和速度組成的向量；

X＝[x₀^T v₀^T]^T#

如果沒有最優(yōu)或者結(jié)果發(fā)散，則最優(yōu)解從初值繼承，繼續(xù)下一步頻率域分析；

步驟S3，遍歷所有的激振頻率，重復(fù)步驟S2，進(jìn)行全頻域分析。