[发明专利]一种机械臂的多负载自适应重力补偿方法

权利要求书

1.一种机械臂的多负载自适应重力补偿方法，其特征在于，包括如下步骤，

S1.1，搭建机械臂的运动学模型；

S1.2，重构动力学模型的重力项；

S1.3，无负载静态位置采样；

S1.4，安装各个工具后分别进行静态位置采样；

S1.5，分别计算各个工具待标定的参数值；

S1.6，分别计算各个工具的质量和质心；

S2.1，计算当前安装的工具对法兰施加的力；

S2.2，补偿工具重力；

其中，S1.1步骤中，使用标准D-H法构建机械臂关节坐标系；在建立了关节坐标系后，以一定规则对每段机械臂的质心位置建立质心坐标系；建立质心坐标系时只需要保证坐标系原点位于每一段臂的质心处即可；

其中，步骤S1.2中重构动力学模型的重力项方法如下：

对于静止状态的机械臂，重力项G等于机械臂关节力矩τ，公式表示为：G(θ_i,m_i,c_i)＝τ；重力项与关节角θ_i、质量m_i和质心c_i有关；

其中，S1.3步骤中，机械臂在无负载情况下，运行到工作空间下任意非奇异位置，采样关节位置和力矩读数；重复采样步骤，使采样点尽可能遍布整个工作空间；其中，S1.4步骤中，将各工具分次安装在机械臂末端，重复步骤S1.3进行静态位置采样；

其中，S1.5步骤中，计算各个工具待标定的参数值的具体方法为:

将采集到的所有数据按照工具进行分组，将每一组数据堆叠到S1.2中得到的方程组内，如下所示：

其中，数据集中的关节位置将被堆叠到矩阵中；矩阵可被分解为以下形式：

其中，步骤S1.6中工具的质量和质心可通过将带工具标定的参数和无负载标定的参数进行比较，再结合多体系统质心公式可得到确定；

其中，步骤S2.1中，使用无负载状态下标定的参数，可计算出当前位置由机械臂本体导致的关节力矩τrobot；将实时测量的关节力矩τmeasure与τrobot相减，得到的是由外力导致的关节力矩τext；再利用雅可比矩阵，可将外力从关节空间映射到工作空间，计算出机械臂末端在工作空间中受到的外力。