[发明专利]六轴机器人末端负载辨识方法及模块

说明书

本发明实施例涉及机器人控制技术领域，公开了一种六轴机器人末端负载辨识方法及模块。本发明中六轴机器人末端负载辨识方法包括:建立关节轴的动力学模型；获取六轴机器人的初始位姿，根据初始位姿生成辨识轨迹；根据辨识轨迹，控制关节轴沿辨识轨迹运动，采集关节轴的参数运行值；根据动力学模型和参数运行值，计算关节轴的重力矩、转动惯量以及耦合转动惯量；根据重力矩、转动惯量以及耦合转动惯量，计算末端负载动力学参数。本发明实施例还提供了一种六轴机器人末端负载辨识模块，相对于现有技术可以使得六轴机器人末端负载辨识的过程中所需空间小、对六轴机器人本体动力学参数需求极少、且末端负载动力学参数辨识精度较高。

技术领域

本发明实施例涉及机器人控制技术领域，特别涉及六轴机器人末端负载辨识方法及模块。

背景技术

工业机器人已经越来越多的应用于搬运码垛等工作场景，在搬运码垛等工作场景中，工业机器人通常为重载机器人，重载机器人的工作过程中，节拍直接决定了生产效率和成本。为了满足机器人达到设定的速度和节拍以及充分利用机器人动力学特性、发挥机器人关节轴伺服电机的最佳性能，就必须得有精确的机器人动力学参数，包括机器人本体的动力学参数和安装于机器上的工具和负载的动力学参数。实际现场应用中，由于工具和负载的更换，其模型和参数也会改变，因此需要通过负载辨识方式来实现末端负载动力学参数的自动获取。

发明人发现现有技术中至少存在如下问题：现有的机器人末端负载动力学辨识方法所需的运动空间较大，不适用于大部分应用工况，对机器人本体动力学模型精度需求较高、且负载动力学参数中转动惯量的辨识精度不高。

发明内容

本发明实施方式的目的在于提供一种六轴机器人末端负载辨识方法及模块，使得六轴机器人末端负载辨识的过程中所需空间小、对六轴机器人本体动力学参数需求极少、且末端负载动力学参数辨识精度较高。

为解决上述技术问题，本发明的实施方式提供了一种六轴机器人末端负载辨识方法，包括：建立关节轴的动力学模型；获取六轴机器人的初始位姿，根据初始位姿生成辨识轨迹；根据辨识轨迹，控制关节轴沿辨识轨迹运动，采集关节轴的参数运行值；根据动力学模型和参数运行值，计算关节轴的重力矩、转动惯量以及耦合转动惯量；根据重力矩、转动惯量以及耦合转动惯量，计算末端负载动力学参数。

本发明的实施方式还提供了一种六轴机器人末端负载辨识模块，包括：动力学模型建立单元，用于建立关节轴的动力学模型；辨识轨迹生成单元，用于获取六轴机器人的初始位姿，根据初始位姿生成辨识轨迹；运行控制单元，用于控制关节轴沿辨识轨迹运动；参数采集单元，用于采集关节轴的参数运行值；参数计算单元，用于根据动力学模型和参数运行值，计算关节轴的重力矩、转动惯量以及耦合转动惯量，并根据重力矩、转动惯量以及耦合转动惯量，计算末端负载动力学参数。

本发明实施方式相对于现有技术而言，辨识过程中每次只令单个关节轴进行运动，使得辨识所需的运动空间小，提高了辨识过程的安全性能，减少其它轴运动带来的耦合力矩对辨识精度的影响；在计算末端负载动力学参数的过程中，基本不依赖六轴机器人本体动力学参数，对六轴机器人本体动力学模型精度的需求低；适用于大部分机器人初始辨识姿态；受机器人关节温度、关节轴电机反馈电流噪声及关节轴传动等因素影响小。

另外，建立关节轴的动力学模型之前，还包括：对伺服电机力矩的力矩常数K进行标定；对所述伺服电机力矩的力矩常数K进行标定具体包括：将已知动力学参数的负载安装于六轴机器人；辨识已知动力学参数的负载，获得已知动力学参数的负载的辨识参数；已知动力学参数与辨识参数的比值即为标定后的力矩常数K。在负载辨识过程之前对力矩常数K进行标定，使得负载辨识的精度更高。

另外，建立关节轴的动力学模型中，动力学模型具体为：