[发明专利]基于动态平衡的机器人负载重力参数辨识方法

说明书

本发明提出了一种基于动态平衡的机器人负载重力参数辨识方法，包括：建立工业机器人负载动力学参数模型；根据所述负载动力学参数模型建立关节驱动力和负载参数的独立对应关系，获得所述工业机器人特殊构型下单关节的均匀慢速运动的辨识轨迹；根据分析得到的辨识运动轨迹，先后使所述工业机器人运动到相应的特定构型，然后特定关节执行均匀慢速运动，当前关节运动时，其他关节静止不动；通过运动过程中关节运动参数和驱动力矩参数，计算得到负载重力学参数。本发明对空间限制不敏感，任务现场适应范围广，无需额外测量设备，成本低便于应用。

技术领域

本发明涉及工业机器人技术领域，特别涉及一种基于动态平衡的机器人负载重力参数辨识方法。

背景技术

工业机器人已成为工业自动化过程中提升生产效率和生产线柔性的不可或缺的工具。随着质量标准和应用场景的扩展，对工业机器人的性能提出了越来越高的要求。移动速度和精度是衡量机器人性能的两类主要指标，而影响这两个主要指标的重要因素是复杂的机器人动力学特性。动力学特性对机器人的影响可以通过动力学模型描述，动力学模型建立关节驱动力与运动之间的关系，该关系越准确则机器人的运动特性越容易准确控制。因此对机器人进行全面建模并准确获取其动力学参数，通过控制系统对其动力学特性进行在线补偿，是提升工业机器人动作速度和跟踪精度的重要技术途径。

实际应用中工业机器人动作结构由两部分构成:机器人本体和连接在机器人末端的工具负载。在工业机器人领域，一般未关注或只关注机器人本体的动力学影响，忽略负载动力学因素的影响，但随着高负载-惯量比的机器人出现，负载动力学因素在机器人控制中的影响也逐渐突出。

机器人负载动力学参数的获取可以通过设计参数得到，也可通过辨识实验得到。负载动力学参数辨识是指通过执行具有一定特性的机器人运动，通过分析机器人关节驱动力矩与运动数据的关联，结合机器人本体的动力学信息，得到工具负载的动力学参数估计值。

由于加工偏差的存在，负载结构重量、重心等动力学参数与设计值可能存在较大偏差，尤其是对于构型复杂的工具负载，其动力学设计参数往往难以通过设计参数准确获得。因此工业机器人的负载动力学参数辨识技术是依靠动力学提升其性能的重要环节。

发明内容

本发明的目的旨在至少解决所述技术缺陷之一。

为此，本发明的目的在于提出一种基于动态平衡的机器人负载重力参数辨识方法。

为了实现上述目的，本发明的实施例提供一种基于动态平衡的机器人负载重力参数辨识方法，包括如下步骤：

步骤S1，建立工业机器人负载动力学参数模型，

其中，τ_link为所述工业机器人本体运动时关节驱动力；τ_linkload为有工具负载时，所述工业机器人的关节驱动力；为各关节运动时的惯性力项；为各关节运动时的摩擦力项；为各关节运动的科氏力和离心力；G_link(q)为所述工业机器人本体运动各关节运动的重力；G_load(q)为有工具负载重力产生的关节驱动力；；

根据所述负载动力学参数模型建立关节驱动力和负载参数的独立对应关系，获得所述工业机器人特殊构型下单关节的均匀慢速运动的辨识轨迹；

步骤S2，根据分析得到的辨识运动轨迹，先后使所述工业机器人运动到相应的特定构型，然后特定关节执行均匀慢速运动，当前关节运动时，其他关节静止不动；

步骤S3，通过运动过程中关节运动参数和驱动力矩参数，计算得到负载重力学参数。

进一步，在所述步骤S1，当安装工具负载前后执行相同的运动轨迹时则有：