[发明专利]一种机器人关节力矩控制系统及其负载补偿方法

权利要求书

1.一种机器人关节力矩控制系统负载补偿方法，其特征在于，关节端速度经过负载补偿控制器补偿后的电流i_f与原电流环输入指令i_r累加后，作为关节力矩控制系统电流环输入指令，有效补偿负载参数对关节力矩控制系统输出力矩的影响；

所述负载补偿控制器为其中n为齿轮减速器减速比，K_v为伺服电机速度反馈系数，K_a为电流环控制参数。

2.根据权利要求1所述的机器人关节力矩控制系统负载补偿方法，其特征在于，所述关节力矩控制系统开环传递函数为：

其中：惯性环节的转折频率开环增益K_PD为PD控制器参数，K_t为伺服电机力矩系数，L为伺服电机电感，R为伺服电机电阻。

3.根据权利要求1所述的机器人关节力矩控制系统负载补偿方法，其特征在于，当增大PD控制器参数K_PD，系统开环增益K_o随之增大，关节力矩控制系统穿越0分贝线时的截止频率增大，即系统带宽增大，从而提升系统快速性。

4.一种实现 权利要求1-3任意所述的机器人关节力矩控制系统负载补偿方法 的 关节力矩控制系统，其特征在于，包括关节本体和控制系统，所述关节本体包括伺服电机、齿轮减速器、力矩传感器、绝对值编码器，伺服电机输出轴与齿轮减速器刚性固连，齿轮减速器与关节端负载通过力矩传感器刚性连接，绝对值编码器安装关节端负载处；所述控制系统包括依次信号连接的比较器I、力矩环控制器、比较器II和电流环控制器。

5.根据权利要求4所述的关节力矩控制系统，其特征在于，所述力矩传感器用于检测关节端实际力矩；所述伺服电机内部安装电流传感器，用于检测伺服电机实际输出电流；所述绝对值编码器用于检测关节端负载实际位置。

6.根据权利要求5所述的关节力矩控制系统，其特征在于，所述控制系统中，给定电流与伺服电机实际输出电流电流比较做差，经过比较器II，控制伺服电机电流输出，形成内部电流环；给定力矩与关节端实际力矩比较做差，再经过比较器I以及内部电流环，控制关节力矩输出，形成外部力矩环。