[发明专利]一种多轴机器人的扭矩前馈方法

说明书

本发明公开了一种多轴机器人的扭矩前馈方法，该扭矩前馈方法包括以下步骤：S1：测量工具重量、重心位置、力臂；S2：将工具安装在多轴机器人上；S3：根据工具重量、重心位置、力臂对多轴机器人的TCP进行预设移动路径的示教编程，记录工具的移动路径位置数据，其中，移动路径位置数据包括工具重量的水平分量、工具重量的垂直分量、工具力臂的水平分量和工具力臂的垂直分量；S4：根据工具的移动路径位置数据计算前馈扭矩；S5：控制伺服电机驱动多轴机器人的TCP按照所述预设移动路径移动，并且根据伺服电机的转动角度向伺服电机输入前馈扭矩，以使得多轴机器人的TCP不偏离所述预设移动路径。本发明能够保证TCP的移动轨迹的精度。

技术领域

本发明涉及机械控制技术领域，特别是涉及一种多轴机器人的扭矩前馈方法。

背景技术

对于采用伺服电机驱动的多轴机械系统，机械系统的TCP(工具中心点)在空间的每一个位置都会对应每个轴的某一位置(在不存在奇异点的情况下)。如果要求这个机械系统的TCP在某段时间内在空间沿一条规定的轨迹移动，那么驱动这个机械系统的每根轴，在每个时刻的位置都要满足这个规定好的轨迹方程，才能保证TCP的移动路径不偏移这个规定的轨迹。

机械运动在动力与阻力相平衡时，机械机构将保持匀速或静止的状态。当负载发生变化时，阻力也就发生了波动，那么机械运动将发生加速或减速的现象，伺服电机的控制系统将会根据负载的变化而进行实时调整，那么这种调整或多或少地改变了某些时刻轴所在的位置。比如，当负载突然增大时，电机的反电动势必然降低，导致电流增长，而增大的电流使电机产生更高的转矩来克服这个增大的负载。在调整过程中电机的运行出现很小的波动，然后快速达到一个新的平衡。这个调整过程或多或少总还是有的，伺服电机的性能越好，这个调整过程就越快，调整的超调就越小。但是调整的过程会导致某一时刻的实际位置不能与其预定位置一致，也就是说这个轴在路径运动中出现了偏差。

多轴机械系统在运行过程中，每个轴运行到不同位置都会影响其它轴所受到的阻力，甚至会改变某些部分结构的重心、摩擦阻力也会出现相应的变化，从而会影响TCP的移动轨迹的精度。

发明内容

本发明的目的在于提供一种多轴机器人的扭矩前馈方法，能够保证TCP的移动轨迹的精度。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种多轴机器人的扭矩前馈方法，S1：测量工具重量、重心位置、力臂；

S2：将工具安装在多轴机器人上；

S3：根据工具重量、重心位置、力臂对多轴机器人的TCP进行预设移动路径的示教编程，记录工具的移动路径位置数据，其中，移动路径位置数据包括工具重量的水平分量、工具重量的垂直分量、工具力臂的水平分量和工具力臂的垂直分量，工具重量的水平分量的计算式为：

G(X)＝Gsinα

工具重量的垂直分量的计算式为：

G(Y)＝Gcosα

工具力臂的水平分量的计算式为：

L(X)＝Lsinα

工具力臂的垂直分量的计算式为：

L(Y)＝Lcosα

其中，G为工具重量，L为工具力臂，α为伺服电机转动角度；

S4：根据工具的移动路径位置数据计算前馈扭矩，其中，前馈扭矩的计算式为：

T(X)＝MG(X)L(X)或T(Y)＝MG(Y)L(Y)

其中，T(X)为前馈扭矩，M为电机扭矩系数；