[发明专利]工业机器人的惯性参数的辨识方法及系统

说明书

本发明公开了一种工业机器人的惯性参数的辨识方法及系统，所述辨识方法包括：将工业机器人的第i+1至N个关节锁定；确定第i至N个连杆构成第i个连接组合体；获取第i个至第N‑1个连接组合体的第一惯性参数集和第N个连杆的第二惯性参数集；建立目标惯性参数递推公式；在第i个关节处于不同转动速度下，分别计算第一惯性参数集中的不同的第一惯性参数；获取第i个连杆对应的目标惯性参数集。本发明通过锁定关节形成连接组合体，每次的辨识的组合体都相当于末端连杆，且每次辨识相互独立，因此大大减小了误差累积；在关节处于匀速转动、匀加速运动的情况下分开辨识出每个连接组合体的各个惯性参数，从而极大地提高了对惯性参数的辨识精度。

技术领域

本发明涉及工业机器人控制技术领域，特别涉及一种工业机器人的惯性参数的辨识方法及系统。

背景技术

随着工业机器人技术正在向高速、高精度和智能化方向发展，工业机器人的控制精度要求也越来越高。相比于传统仅基于误差反馈的控制方案，基于模型的力控制由于加入工业机器人的动力学模型，从而提高了工业机器人的动态性能及对轨迹的跟踪精度。构造基于模型的控制方案离不开精确的动力学模型，而建立精确的动力学模型的前提就是实现对动力学参数(包括惯性参数和摩擦参数)的精准辨识。

现有的工业机器人的惯性参数的辨识方法主要包括：

(1)耿令波的论文《工业工业机器人动力学参数辨识方法研究》中说明，通过加装力/力矩传感器，采用测力与测电流相结合的方法进行动力学参数的全部辨识。具体地，先通过力/力矩传感器辨识惯性参数，再通过测电流来辨识关节摩擦，这种方法惯性参数的辨识不受摩擦影响，因而可以提高辨识精度。但是，这种方法的局限性在于必须安装外部力/力矩传感器，使成本极大地增加，同时安装传感器后由于安装精度和传感器自身的形变，会使工业机器人运动学模型产生偏差；且对于关节摩擦模型的辨识只限于对匀速轨迹方法进行辨识；

(2)专利《六自由度连杆动力学模型辨识方法》(CN107498562A)中，利用改进的牛顿-欧拉方法，引入改进的PSO算法(粒子群优化算法)来辨识动力学模型的动力学参数；但是，由于该方法的精度受激励轨迹及粒子群参数的影响较大，存在运算的时效性较差等问题。

另外，现有在对工业机器人连杆的惯性参数的辨识过程中，还存在重复辨识、且计算量大、误差累积等情况，造成辨识速度与效率较低的问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是现有技术中需要额外安装传感器才能实现对工业机器人惯性参数的辨识，存在成本较高、辨识精度不理想、仅适用于匀速轨迹方法的辨识，或运算时效性较差等缺陷，目的在于提供一种工业机器人的惯性参数的辨识方法及系统。

本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题：

本发明提供一种工业机器人的惯性参数的辨识方法，所述工业机器人包括N个关节和N个连杆，第i个连杆两端分别连接第i个关节和第i+1个关节，i、N均为正整数，i+1≤N，所述辨识方法包括：

将所述工业机器人的第i+1至N个关节锁定，其中，所述工业机器人的第i至N个连杆组成第i个连接组合体；

分别获取第i个至第N-1个所述连接组合体对应的第一惯性参数集和第N个连杆对应的第二惯性参数集；

根据所述第一惯性参数集和所述第二惯性参数集建立目标惯性参数递推公式；

在第i个关节处于不同转动速度下，分别计算得到第i个所述连接组合体对应的所述第一惯性参数集中的不同的第一惯性参数；

其中，每个所述第一惯性参数之间均可辨识且相互独立；

所述第二惯性参数集中的第二惯性参数均可辨识且相互独立；

将所述第一惯性参数和所述第二惯性参数输入至所述目标惯性参数递推公式，获取第i个所述连杆对应的目标惯性参数集；