[發明專利]一種機器人頻響函數的獲取方法

在審

• 申請號: 202210564664.5
• 申請日: 2022-05-23
• 公開（公告）號: CN114789472A
• 公開（公告）日: 2022-07-26
• 發明（設計）人: 毛新勇;羅文龍;郭秋爽;彭芳瑜;唐小衛;劉紅奇
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: B25J19/00
• 分類號: B25J19/00
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 孔娜

1.一種機器人頻響函數的獲取方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：

(1)以機器人的關節作為截點，將機器人的機械臂劃分為運動機械臂及靜止機械臂；

(2)分別對機器人進行自激勵，以獲取運動機械臂處于第一轉角及第二轉角時機器人結構狀態的模態參數；第一轉角為機器人處于任意位姿下、任意一個關節的角度；機器人在第二轉角時的固有頻率相對于第一轉角時有改變，且其整體振型相對于第一轉角時的變化在10％以內；

(3)基于得到的模態參數計算出模態標定因子，再基于模態理論及頻響函數的模態表達式得到機器人在對應結構狀態下的頻響函數。

2.如權利要求1所述的機器人頻響函數的獲取方法，其特征在于：機器人在第二轉角時的固有頻率相對于第一轉角時有改變，且其整體振型相對于第一轉角時無改變。

3.如權利要求1所述的機器人頻響函數的獲取方法，其特征在于：模態標定因子采用以下公式計算：

式中，模態標定因子α_r為運動機械臂在第一轉角和第二轉角時機器人的模態標定因子，J是運動機械臂轉動慣量組成的轉動慣量矩陣，ω_r表示運動機械臂在第一轉角時機器人固有頻率，η_r表示運動機械臂在第一轉角時機器人未進行正則化的模態振型向量，ω_r′表示運動機械臂在第二轉角時機器人結構狀態的固有頻率，η_r′表示運動機械臂在第二轉角時機器人未進行正則化的模態振型向量。

4.如權利要求1所述的機器人頻響函數的獲取方法，其特征在于：運動機械臂在第一轉角時機器人結構狀態的頻響函數[H₁(ω)]采用以下公式計算：

式中，[H₁(ω)]表示運動機械臂處于第一轉角時機器人結構狀態的頻響函數，α_r為第r階模態振型向量質量正則化因子，η_r為運動機械臂處于第一轉角時的第r階未正則化的模態振型向量，ω_r表示運動機械臂處于第一轉角時的第r階模態的固有頻率，ζ_r表示運動機械臂處于第一轉角時的第r階模態的阻尼比，

5.如權利要求1所述的機器人頻響函數的獲取方法，其特征在于：運動機械臂在第二轉角時機器人結構狀態的頻響函數[H₂(ω)]采用以下公式計算：

式中，[H₂(ω)]表示運動機械臂處于第二轉角時機器人的結構狀態的頻響函數，α_r為第r階模態振型向量質量正則化因子，η_r′為運動機械臂處于第二轉角時的第r階未正則化的模態振型向量，ω_r′表示運動機械臂處于第二轉角時的第r階模態的固有頻率，ζ_r′表示運動機械臂處于第二轉角時的第r階模態的阻尼比，

6.如權利要求1所述的機器人頻響函數的獲取方法，其特征在于：運動機械臂處于第一轉角時機器人結構狀態的模態參數的獲取包括以下步驟：

(2-1)控制機器人的運動機械臂移動到第一轉角，對機器人實施激勵，利用傳感器測量得到機器人的振動響應；

(2-2)通過機器人的振動響應信號辨識出運動機械臂在第一轉角時機器人的動力學特性參數，包括機器人處于第一轉角下的固有頻率ω_r、阻尼比ζ_r、和未進行正則化的模態振型向量η_r。

7.如權利要求6所述的機器人頻響函數的獲取方法，其特征在于：運動機械臂處于第二轉角時機器人結構狀態的模態參數的獲取包括以下步驟：

(3-1)控制機器人的運動機械臂移動到第二轉角，對機器人實施激勵，利用傳感器測量得到機器人的振動響應；

(3-2)通過機器人的振動響應信號辨識出運動機械臂在第二轉角時機器人的動力學特性參數，包括固有頻率ω_r′,阻尼比ζ_r′，和未進行正則化的模態振型向量η_r′。