[发明专利]一种基于力控的机器人示教方法

权利要求书

1.一种基于力控的机器人示教方法，其特征在于，包括以下步骤：

A.使用DH参数法建立机器人各个轴的轴坐标系，得到各个轴的DH参数；

B.建立机器人的动力学模型；

C.计算机器人各个轴的力矩；

D.计算机器人各个轴的指令电流；

E.将指令电流发送至伺服驱动器，由伺服驱动器驱动电机运动，产生指令电流；

F.拖动示教机器人进行示教；示教时，机器人控制器实时记录下每个轴的角度；

G.在再现模式中，机器人控制器调用步骤F中记录的值，按照步骤C至步骤E的方法产生指令电流由伺服驱动器驱动各轴的电机运动至对应的角度，实现轨迹的再现。

2.根据权利要求1所述的一种基于力控的机器人示教方法，其特征在于，若机器人包括n个连杆，则包括n个轴，且所述步骤A中建立有n+1个轴坐标系，其中，第1轴坐标系为机器人基坐标系，第n个连杆及第n个轴对应的轴坐标系为第n+1轴坐标系。

3.根据权利要求2所述的一种基于力控的机器人示教方法，其特征在于，所述步骤B包括：

B1.测量得到步骤A中的每个连杆的质量、重心、转动惯量，并获取第i个轴的电机的转动惯量J_i和第i个轴的减速器的减速比G_i；

B2.采用坐标变换方法，将步骤A中的每个连杆的重心、转动惯量转换到该连杆对应的轴坐标系下，得到连杆i在对应轴关节坐标系下的质量m_i、重心和转动惯量为

B3.查询获取每个连杆的静摩檫力B_i和粘性摩擦系数T_i；其中，i＝1,2，…n。

4.根据权利要求3所述的一种基于力控的机器人示教方法，其特征在于，所述步骤C包括：

C1.对各个轴的反馈位置θ求一阶导数和二阶导数对应得到轴的速度加速度

C2.对每个轴使用牛顿-欧拉方程，从轴1到轴n向外迭代得到轴的角速度ⁱ⁺¹ω_i+1、角加速度第i+1轴坐标系的原点在第i+1轴坐标系下的线速度第i+1连杆的质心在第i+1轴坐标系下的线速度以及质心处的惯性力ⁱ⁺¹F_i+1和惯性力矩ⁱ⁺¹N_i+1：其中，i＝0,1，…n-1；

C3.从轴n到轴1向内迭代计算得到第i个轴的关节连接处受到的力ⁱf_i和力矩ⁱn_i：其中，i＝n，n-1，…2,1；

在步骤C2及C3中，表示第i个轴坐标系的Z轴在第i个轴坐标系下的方向，表示从第i+1个坐标系到第i个坐标系的旋转矩阵，ⁱP_i+1表示第i+1个坐标系的原点在第i个坐标系下的位置；τl_i表示第i个轴减速器输出段的力矩；

C4.计算第i个轴折合到减速器输出端电机加减速的惯性力τm_i和摩擦力τf_i：

C5.计算第i个轴的理论力矩τ_i：τ_i＝τl_i+τm_i+τf_i。

5.根据权利要求3所述的一种基于力控的机器人示教方法，其特征在于，所述步骤D中轴i的指令电流I_i：I_i＝τ_i/G_i/K_i；K_i表示第i个轴的扭矩常数。