[发明专利]一种机器人动态特性测定方法及系统、装置

权利要求书

1.一种机器人动态特性测定方法，其特征在于，所述机器人动态特性测定方法包括：

步骤一，在机器人工作空间内划定待测区域，在所述区域内布置测定点，并进行编号；

步骤二，将机器人移动至各测定点进行激振，收集激励和响应信号数据；

步骤三，通过激励和响应信号数据，得到机器人末端的频率响应函数；

对各组的激励和响应信号数据进行信号处理，求得各个方向的频率响应函数，并构造成如下的机器人末端频率响应函数矩阵H(ω)：

公式(1)中的每个分量是指从某方向上激励到某方向上响应的频率响应函数，h_yX(ω)表示从X方向激励到y方向响应的频率响应函数，每个分量随频率变化；如果需要测定的频率包括m个频率值ω₁,ω₂,…,ω_m，则所述H(ω)包括m个3×3的复数矩阵；

步骤四，从机器人末端频率响应函数中提取动态特性测定指标，绘制指标曲线图；具体包括：由所述频率响应函数得到：

R＝HF (2)

其中R表示机器人末端的振动响应，F表示机器人末端的外力激励，H表示公式(1)中的频率响应函数H(ω)；公式(2)经过进一步变换得到：

R^HR＝F^HH^HHF (3)

上式中上标H表示矩阵的共轭转置；公式(3)进一步转化为：

公式(4)左侧分子表示机器人末端振动幅值|R|的平方，分母表示外力幅值|R|的平方，右侧中矩阵M等价于：

M＝H^HH (5)

并且以下公式成立：

公式(6)中λ_min和λ_max分别是矩阵M的最小和最大特征值；由公式(6)可得到机器人末端振动幅值与所受外力幅值的比值|R|/|F|的范围如下：

所述比值|R|/|F|描述了动态外力幅值为单位力时的机器人末端振动幅值大小，其最小值和最大值写成：

公式(8)中v_min和v_max分别是矩阵M关于λ_min和λ_max的特征向量；当机器人末端所受外力F等于v_min时，比值|R|/|F|取得最小值；当机器人末端所受外力F等于v_max时，比值|R|/|F|取得最大值，即此时机器人末端在相同幅值的动态力作用下所产生的振动幅度最大；采用如下指标k评价机器人在测量位姿下的动态性能：

所述指标k是对机器人末端振动幅值与所受外力幅值的比值大小的保守性估计，其物理意义表示机器人处于该测定点位姿时，末端振动幅值与所受外力幅值的比值在指定频率下所能达到的最大值；

通过每个测定点的激励和响应信号数据求取频率响应函数分别提取指标k₁，k₂，k₃……k_n，并取平均值K：

所述平均值K表示机器人在测定区域内的末端振动幅值与所受外力幅值比值|R|/|F|的最大值的整体评价，平均值K作为机器人在测定区域的整体动态特性测定指标。

2.如权利要求1所述的机器人动态特性测定方法，其特征在于，步骤一，具体包括：

测定点根据测定区域的空间特征均匀分布；编号从1到n，其中n大于10。