[发明专利]一种基于串联机器人的倒立摆教学系统及控制方法

权利要求书

1.一种基于串联机器人的倒立摆教学系统，采用方法为：包括以下步骤：

初始化倒立摆参考输入：水平运动位置与速度、旋转角度与角速度；

将参考输入与采集数据比较，分别计算控制误差，包括：水平运动位置误差、速度误差、旋转角度误差及角速度的误差；

根据控制误差，利用倒立摆控制算法得到机器人末端期望控制量；

根据期望控制量，利用机器人控制算法得到驱动机器人运动所需的控制量，将该控制量发送至机器人；采集倒立摆运动状态并反馈至采集数据中，倒立摆运动状态包括水平运动位置与速度、旋转角度与角速度，实现倒立摆的闭环控制；

所述机器人控制算法包括以下步骤：

对期望控制量即机器人末端加速度进行插补和积分，从而获取机器人末端期望位置偏移量，再利用逆运动学，求解每个关节的控制量，进而驱动机器人实现期望的运动；

所述机器人控制算法的控制周期与倒立摆控制算法的控制周期不同；

其特征在于，包括旋转角采集设备、摆杆、机器人与旋转角采集设备连接装置、旋转角采集设备与摆杆连接装置；

所述机器人与旋转角采集设备连接装置将旋转角采集设备固定于机器人末端法兰上，用于调节旋转角采集设备与法兰的距离及倾角；

所述旋转角采集设备与摆杆连接装置将旋转角采集设备与摆杆末端连接，用于保证旋转采集设备与摆杆同轴旋转，且在非旋转方向上具有弹性；

所述机器人与旋转角采集设备连接装置采用金属连接件将旋转角采集设备连接到机器人法兰；该金属连接件两端具有固定机器人法兰和旋转角采集设备的卡槽，中间具有调整两端卡槽的距离和倾角的旋钮；

所述旋转角采集设备与摆杆连接装置为圆柱体形状，两端分别具有固定旋转角采集设备和摆杆的孔位，中间为非旋转方向的弹性结构。

2.根据权利要求1所述的一种基于串联机器人的倒立摆教学系统，其特征在于，所述旋转角采集设备的旋转轴与摆杆同轴，且非旋转方向具有弹性。

3.根据权利要求1所述的一种基于串联机器人的倒立摆教学系统，其特征在于，所述旋转角采集设备为编码器。