[發(fā)明專利]一種五軸并聯(lián)裝置摩擦力識別方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202310575927.7
• 申請日: 2023-05-22
• 公開（公告）號: CN116276922B
• 公開（公告）日: 2023-07-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 謝凌波;王愷;盧清華;陳為林;羅陸鋒
• 申請（專利權(quán)）人: 佛山科學(xué)技術(shù)學(xué)院
• 主分類號: B25J9/00
• 分類號: B25J9/00;B25J19/00
• 代理公司: 佛山信智匯知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 44629
• 代理人: 馮桂彬

本發(fā)明涉及并聯(lián)裝置摩擦力辨識技術(shù)領(lǐng)域，提供了一種五軸并聯(lián)裝置摩擦力識別方法，其包括如下步驟：根據(jù)直線電機(jī)動力學(xué)模型，獲取電機(jī)勻速直線運(yùn)動下的驅(qū)動力方程；根據(jù)驅(qū)動力方程，對驅(qū)動力進(jìn)行頻譜分析，并根據(jù)頻譜波峰獲取摩擦力、推力波動與外部干擾力的幅值與頻率；基于頻譜分析方法，在多組不同速度工況下，獲取摩擦力對應(yīng)的摩擦力序列；將速度與摩擦力序列輸入傳統(tǒng)摩擦力模型，辨識出具體的模型參數(shù)；根據(jù)辨識出具體的模型參數(shù)改進(jìn)摩擦力模型，并驗(yàn)證改進(jìn)的摩擦力模型的擬合精度。本發(fā)明具有辨識速率快、辨識精度高的優(yōu)點(diǎn)，可以極大地提高五軸并聯(lián)裝置的末端位姿定位精度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及并聯(lián)裝置摩擦力辨識技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，涉及一種五軸并聯(lián)裝置摩擦力識別方法。

背景技術(shù)

相較于串聯(lián)機(jī)器人先天存在的剛度較低和誤差累積的缺點(diǎn)，并聯(lián)機(jī)器人的輸入和末端輸出之間具有環(huán)狀的閉鏈約束，其具有剛度大，運(yùn)動慣量小，負(fù)載能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛運(yùn)用于高速度、高載荷的應(yīng)用場景。

與傳統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)電機(jī)構(gòu)成的并聯(lián)機(jī)構(gòu)相比，運(yùn)用直線電機(jī)后，傳統(tǒng)的聯(lián)軸器、滾珠絲桿以及減速器被從結(jié)構(gòu)中刪去，間隙、背隙、變形等因素的影響被大大削弱，極大地提升了機(jī)構(gòu)的運(yùn)動精度與剛度。基于并聯(lián)機(jī)構(gòu)的上述優(yōu)點(diǎn)，將靜平臺、三自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)、動平臺、末端旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)相結(jié)合，可獲得一種具備較高剛度與定位精度的五軸并聯(lián)裝置。

在消除大部分其他干擾因素后，摩擦力是占比最大的運(yùn)動阻力，對其進(jìn)行精準(zhǔn)辨識，并用于前饋控制環(huán)節(jié)，有助于實(shí)現(xiàn)并聯(lián)裝置的精密運(yùn)動控制。因此，研究一種五軸并聯(lián)裝置摩擦力辨識方法具有重要意義。

發(fā)明內(nèi)容

基于此，為了實(shí)現(xiàn)對五軸并聯(lián)裝置摩擦力的辨識，本發(fā)明提供了一種五軸并聯(lián)裝置摩擦力識別方法，其具體技術(shù)方案如下：

一種五軸并聯(lián)裝置摩擦力識別方法，其包括如下步驟：

根據(jù)直線電機(jī)動力學(xué)模型，獲取電機(jī)勻速直線運(yùn)動下的驅(qū)動力方程；

根據(jù)驅(qū)動力方程，對驅(qū)動力進(jìn)行頻譜分析，并根據(jù)頻譜波峰獲取摩擦力、推力波動與外部干擾力的幅值與頻率；

基于頻譜分析方法，在多組不同速度工況下，獲取摩擦力對應(yīng)的摩擦力序列；

將速度與摩擦力序列輸入傳統(tǒng)摩擦力模型，辨識出具體的模型參數(shù)；

根據(jù)辨識出具體的模型參數(shù)改進(jìn)摩擦力模型，并驗(yàn)證改進(jìn)的摩擦力模型的擬合精度。

所述五軸并聯(lián)裝置摩擦力識別方法通過獲取摩擦力序列，將速度與摩擦力序列輸入傳統(tǒng)摩擦力模型，辨識出具體的模型參數(shù)，根據(jù)辨識出具體的模型參數(shù)改進(jìn)摩擦力模型，并驗(yàn)證改進(jìn)的摩擦力模型的擬合精度，具有辨識速率快、辨識精度高的優(yōu)點(diǎn)，可以極大地提高五軸并聯(lián)裝置的末端位姿定位精度。

進(jìn)一步地，所述驅(qū)動力方程如下：；

其中，為電機(jī)驅(qū)動力，為推力波動，為摩擦力，為外部干擾力。

進(jìn)一步地，對驅(qū)動力進(jìn)行頻譜分析的具體方法包括如下步驟：

設(shè)定電機(jī)勻速直線運(yùn)動時(shí)的運(yùn)動時(shí)間為，運(yùn)動位移為，對驅(qū)動力信號進(jìn)行傅里葉變換，得到的頻域信號為：，其中，為虛數(shù)單位，為角頻率，為自然常數(shù)。

進(jìn)一步地，將速度與摩擦力序列輸入傳統(tǒng)摩擦力模型，辨識出具體的模型參數(shù)的具體方法包括如下步驟：

構(gòu)建傳統(tǒng)摩擦力模型；

根據(jù)摩擦力值的變化趨勢將摩擦力序列分為低速與高速兩部分，并假定分界點(diǎn)為；

當(dāng)=0時(shí)，得到最大靜摩擦力；

當(dāng)時(shí)，對摩擦力值進(jìn)行線性回歸，得到回歸模型；

當(dāng)時(shí)，假定粘滯摩擦系數(shù)為0，得到公式，對公式進(jìn)行線性回歸獲取臨界速度以及待定系數(shù)；