[發(fā)明專利]一種多工況自適應(yīng)的工業(yè)機(jī)器人末端振動(dòng)抑制方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210085623.8
• 申請(qǐng)日: 2022-01-25
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN114310907A
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-04-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張卓奇;龔志浩;張立群;黃石峰;招子安;周星;朱志紅
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 佛山智能裝備技術(shù)研究院
• 主分類號(hào): B25J9/16
• 分類號(hào): B25J9/16
• 代理公司: 佛山市華博天泰知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 44750
• 代理人: 趙勇

1.一種多工況自適應(yīng)的工業(yè)機(jī)器人末端振動(dòng)抑制方法，其特征在于，包括下述步驟：

數(shù)據(jù)準(zhǔn)備階段：選擇表征整個(gè)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)空間的一定數(shù)量的位置點(diǎn)；利用加速度傳感器采集每個(gè)位置點(diǎn)對(duì)應(yīng)的振動(dòng)信號(hào)；

數(shù)據(jù)處理階段：對(duì)振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行分析，得到位置點(diǎn)對(duì)應(yīng)的振動(dòng)參數(shù)；對(duì)采集和計(jì)算得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析選擇自變量和因變量；分析散點(diǎn)圖并選擇合適的非線性回歸方程進(jìn)行擬合；利用振動(dòng)參數(shù)設(shè)計(jì)輸入整形器；

工況自適應(yīng)階段：根據(jù)實(shí)際工況選擇少量的位置點(diǎn)采集振動(dòng)信號(hào)；分析獲得振動(dòng)參數(shù)，利用所得數(shù)據(jù)修正回歸方程的系數(shù)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多工況自適應(yīng)的工業(yè)機(jī)器人末端振動(dòng)抑制方法，其特征在于，在所述數(shù)據(jù)準(zhǔn)備階段中，具體包括：在機(jī)器人末端安裝加速度傳感器，對(duì)機(jī)器人工作空間進(jìn)行分析，選擇表征整個(gè)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)空間的一定數(shù)量的位置點(diǎn)，并選擇實(shí)際作業(yè)中常見(jiàn)的負(fù)載進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，將選取的位置點(diǎn)對(duì)應(yīng)的關(guān)節(jié)角度下發(fā)給控制器，機(jī)器人運(yùn)動(dòng)到指定位置，通過(guò)加速度傳感器取得該位置下的振動(dòng)信號(hào)，同時(shí)保存相應(yīng)的關(guān)節(jié)角度和負(fù)載參數(shù)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多工況自適應(yīng)的工業(yè)機(jī)器人末端振動(dòng)抑制方法，其特征在于，在所述數(shù)據(jù)處理階段中，具體包括：

步驟一：將數(shù)據(jù)準(zhǔn)備階段得到的振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行處理得到系統(tǒng)的振動(dòng)參數(shù)，通過(guò)處理分析可以得到對(duì)應(yīng)位置下系統(tǒng)的固有頻率參數(shù)和系統(tǒng)的阻尼比參數(shù)；

步驟二：將數(shù)據(jù)準(zhǔn)備階段及步驟一中采集和計(jì)算得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，并確定非線性回歸方程方程的自變量和應(yīng)變量；步驟一中的固有頻率參數(shù)和阻尼比參數(shù)，根據(jù)魯棒性分析，選擇固有頻率參數(shù)作為因變量，將數(shù)據(jù)準(zhǔn)備階段得到的關(guān)節(jié)角度和負(fù)載參數(shù)作為預(yù)選參數(shù)分析進(jìn)行自變量的選取，繪制每一個(gè)預(yù)選參數(shù)和固有頻率參數(shù)的散點(diǎn)圖，對(duì)所有點(diǎn)圖進(jìn)行對(duì)比分析，選擇對(duì)固有頻率影響最大的參數(shù)作為自變量；

步驟三：對(duì)步驟二得到的自變量和應(yīng)變量進(jìn)行多元非線性回歸方程的設(shè)計(jì)，用控制變量法分析每一個(gè)自變量和因變量的散點(diǎn)圖，得出每一個(gè)自變量和因變量的階次關(guān)系，進(jìn)而得到所需的回歸模型，并利用最小二乘法分析得出方程的系數(shù)；

步驟四：利用步驟三得到的回歸方程，計(jì)算對(duì)應(yīng)位置的固有頻率參數(shù)，設(shè)計(jì)合適的輸入整形器，根據(jù)整形器的時(shí)延，對(duì)預(yù)定軌跡進(jìn)行加速處理，得到新的位置指令，將整形器作用于加速之后的位置指令得到修正后的位置指令。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種多工況自適應(yīng)的工業(yè)機(jī)器人末端振動(dòng)抑制方法，其特征在于，在步驟一中，將數(shù)據(jù)準(zhǔn)備階段得到的振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行處理得到系統(tǒng)振動(dòng)參數(shù)，處理過(guò)程包括快速傅里葉變換，快速傅里葉變換主要是利用計(jì)算機(jī)快速實(shí)現(xiàn)離散傅里葉變化，設(shè)x(n)為數(shù)據(jù)準(zhǔn)備階段采集到的機(jī)器人末端振動(dòng)信號(hào)，該信號(hào)為一個(gè)長(zhǎng)度為M的有限長(zhǎng)序列，其離散傅里葉變換公式為：式中，N為離散傅里葉變換區(qū)間長(zhǎng)度，N≥M，X(k)為離散傅里葉變換得到的一組復(fù)數(shù)結(jié)果。

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種多工況自適應(yīng)的工業(yè)機(jī)器人末端振動(dòng)抑制方法，其特征在于，在步驟一中，將數(shù)據(jù)準(zhǔn)備階段得到的振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行處理得到系統(tǒng)振動(dòng)參數(shù)，處理過(guò)程包括衰減法計(jì)算，根據(jù)自由振動(dòng)情況下系統(tǒng)的能量衰減曲線進(jìn)行分析得到阻尼比系數(shù)，公式為：式中，A_n+m、A_n為曲線上相差m個(gè)峰值的兩個(gè)峰值。

6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種多工況自適應(yīng)的工業(yè)機(jī)器人末端振動(dòng)抑制方法，其特征在于，在步驟四中，輸入整形器為：式中，f_IS為設(shè)計(jì)的脈沖序列，其長(zhǎng)度為n，A_i為所脈沖序列中第i個(gè)脈沖的脈沖幅值，t_i為該脈沖的作用時(shí)刻；根據(jù)輸入整形器公式中引入的時(shí)延t_d＝t-t_n對(duì)預(yù)定軌跡進(jìn)行加速處理，取系數(shù)設(shè)s(t)為預(yù)定軌跡的位置指令，進(jìn)行加速處理具體公式為：s_acc(τ)＝s_acc(kt)＝s(t)，t∈[0,T]，式中，s_acc(τ)為加速之后的位置指令，之后便可以使用輸入整形器得到修正后的位置指令。