[发明专利]一种用于摆臂式履带机器人零位校准的误差辨识方法

权利要求书

1.一种用于摆臂式履带机器人零位校准的误差辨识方法，包括：在不考虑传动机构回程误差的前提下，假设机器人位于足够大的平面环境中，在完全由履带本体（1）支撑的情况下，履带本体（1）处于水平状态，

如果摆臂（2）位置|θ|＜90+α时，其中α为摆臂（2）形状锥度，则摆臂（2）不支撑本体，因此在匀转速状态，驱动关节所需力仅为克服关节传动摩擦转矩F；

当摆臂（2）位置|θ|≥90+α时，摆臂（2）起到支撑本体的作用，此时驱动关机不仅需要提供摩擦转矩，还需克服本体自重引起的重力转矩G，即关节驱动转矩为F+G，由于在摆臂（2）角度|θ|在90°附近时，重力引起的转矩G相对摩擦转矩F要大很多，因此如果摆臂（2）处于匀速旋转状态，则在|θ|=90+α位置将会产生对力矩大小需求的突变，由此可用于确定摆臂（2）绝对位置点90+α，从而有效获得摆臂（2）关节的零位校准；

在考虑传动过程中的回程误差影响，由于传动机构的回程误差ΔΦ的方向始终与关节受力方向相同，因此利用正负方向不同的零位校准，获得回程误差大小。

2.根据权利要求1所述的一种用于摆臂式履带机器人零位校准的误差辨识方法，其特征在于：当摆臂（2）通过正向运动到达正向零位时，考虑误差影响，电机端轴角度则算到末端角度为:θ1=90+α+ΔΦ。

3.根据权利要求2所述的一种用于摆臂式履带机器人零位校准的误差辨识方法，其特征在于：当摆臂（2）通过反向运动到达反向零位时，考虑误差影响，电机端轴角度则算到末端角度为:θ2=-90-α-ΔΦ。

4.根据权利要求2或3所述的一种用于摆臂式履带机器人零位校准的误差辨识方法，其特征在于：假设θ1、θ2对应的编码器测量值分别为β1、β2,则摆臂垂直位置零位对应的编码器测量值和传动机构回程误差分别为：θ0=(β1+β2)/2；ΔΦ=β1-β2-180-2α；

其中β11和β2为通过增量编码器测得值，α为仅与机构形状相关参数，可以一次性方便获取，且同一实物固定不变。

5.根据权利要求4所述的一种用于摆臂式履带机器人零位校准的误差辨识方法，其特征在于：包括A、将机器人平放在场地准备：将机器人置于可以平放支撑的任意平面空间，平面倾斜度≤15°；

B、摩擦力矩检测：首先以不大于电机额度1/2速度，以速度模式，使摆臂在非支撑角度|θ|<90+α范围内连续运动10°左右角度，同时监测电机驱动电流，以匀速旋转状态下的平均电流作为克服摩擦力矩所需驱动电流IF；

C、正向零位检测：完成步骤A之后，保证此时摆臂仍处于非支撑角度范围内，切换控制模式为电流控制模式，最大速度限制在不大于1/5电机额度速度，设置驱动电流为IF，使摆臂正向运动，当判断速度减为0，停留大于3S后即可确定此时摆臂位置为正向参考位置90+α，记录当前电机端增量编码器测得位置值θ1，作为正向零位参考值；

D、反向零位检测：完成步骤B之后，其他状态保持不变，设置驱动电流为-IF，使摆臂反向运动，当判断速度减为0，停留大于3S后即可确定此时摆臂位置为反向参考位置-90-α，记录当前电机端增量编码器测得位置值θ2，作为反向零位参考值；

E、结果计算：根据θ0=(β1+β2)/2；ΔΦ=β1-β2-180-2α分别计算摆臂零位对应的传感器测量值θ0和传动机构回程误差Δ。

6.根据权利要求4所述的一种用于摆臂式履带机器人零位校准的误差辨识方法，其特征在于包括:A、将机器人置于可以平放支撑的任意平面空间，平面倾斜度≤15°；

B、正向参考位置检测：将机器人置于可以平放支撑的任意平面空间，以速度模式运行，首先使摆臂在非支撑角度|θ|<80+α范围内，以1/5电机额度速度，正向旋转，同时监测对电机驱动电流做与速度环带宽相当的低通滤波后的滤波驱动电流绝对值ICF1，当以ICF1出现2倍以上阶跃突变作为触发源，记录该时刻的编码器测量值作为参考位置值β1，再控制摆臂反向旋转至起始点停止；

C、正向参考位置检测：完成步骤A之后，控制摆臂以1/5电机额度速度，反向旋转，同时监测对电机驱动电流做与速度环带宽相当的低通滤波后的滤波驱动电流绝对值ICF2，当以ICF2出现2倍以上阶跃突变作为触发源，记录该时刻的编码器测量值作为参考位置值β2，再控制摆臂反向旋转至起始点停止；

D、结果计算：根据θ0=(β1+β2)/2；ΔΦ=β1-β2-180-2α分别计算摆臂零位对应的传感器测量值θ0和传动机构回程误差Δ。