[发明专利]一种双编码器柔性关节的振动抑制方法及控制系统

说明书

本发明公开了一种双编码器柔性关节的振动抑制方法及控制系统。所述振动抑制方法针对柔性关节在电机端和负载端都安装有传感器可以分别获得电机端和负载端的运动学信息(角位移或者角速度)的关节系统。本发明实施例中描述的柔性关节电机端和负载端传感器为编码器，该方法通过电机端编码器和负载端编码器分别测得电机端速度和负载端速度，将电机端速度和负载端速度通过加权求和得到刚体速度，将所获刚体速度与电机端速度的误差(或者刚体速度与负载端速度的误差)经过频率筛选器之后反馈到速度控制器的输入，通过修正速度控制器的输入信号，实现对被控系统的振动抑制。本发明有效地解决了双编码器柔性关节的振动抑制问题，同时为协作机器人的柔性关节振动抑制提供了一种有效的新方法。

技术领域

本发明属于双编码器柔性关节振动抑制技术领域，尤其涉及一种双编码器柔性关节的振动抑制方法及控制系统，应用于协作机器人的双编码器柔性关节的振动抑制，同时适用于其他可以直接或者间接地测得电机端和负载端运动学信息的柔性关节系统。

背景技术

随着社会科技的发展，人机协作机器人逐步进入工业、服务业和人们的日常生活之中，但是“振动”始终是人机协作机器人中的核心问题，对于含有双编码器柔性关节的协作机器人，振动抑制的基础主要是对其关节的振动进行抑制。在现有技术中，基于等效刚体速度的振动抑制方法，其控制系统的刚体速度是通过关节电机的输入力矩等效求得的，但是对于一些关节电机输入端没有安装相应的力矩传感器的柔性关节，该方法无法获得关节电机的输入力矩，进而无法实现对刚体速度的求解，使得基于等效刚体速度的方法无法应用到未安装输入端力矩传感器的柔性关节中，这个问题亟待解决。针对以上不足，本发明提出的方法基于柔性关节电机端和负载端的运动学信息进行加权求和得到等效刚体速度，在刚体速度的基础上，通过刚体速度与振动速度的误差反馈来修正速度控制器的输入，以增大被控系统阻尼来对振动进行抑制。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种双编码器柔性关节的振动抑制方法及控制系统，以克服现有技术中的不足。

为实现前述发明目的，本发明采用如下技术方案：

本发明实施例一方面提供了一种双编码器柔性关节的振动抑制方法，其特征在于，所述振动抑制方法包括：

基于传感器测量电机端速度和负载端速度；

基于刚体速度求解器根据所述传感器测得的电机端速度和负载端速度计算得到刚体速度；

基于频率筛选器将所述电机端速度或所述负载端速度与所述刚体速度的误差经过频率筛选后得到特定频率区间的纯振动速度，并将所述纯振动速度反馈到所述速度控制器的输入；

基于速度控制器的电机端速度或负载端速度反馈，利用频率筛选器反馈的纯振动速度来修正速度控制器的输入信号，从而得到修正后的速度控制器输出，即电机输入力矩，并将所述电机输入力矩作为双编码器柔性关节的输入；

所述振动抑制方法通过修正所述速度控制器的输入信号来实现对柔性关节的振动抑制。

本发明实施例一方面还提供了一种双编码器柔性关节的振动抑制系统，其特征在于，所述振动抑制系统包括：用于测量电机端速度和负载端速度的传感器、刚体速度求解器、频率筛选器和速度控制器；

所述刚体速度求解器用于根据所述传感器测得的电机端速度和负载端速度计算得到刚体速度；

所述频率筛选器用于将所述电机端速度或所述负载端速度与所述刚体速度的误差经过频率筛选后得到特定频率区间的纯振动速度，并将所述纯振动速度反馈到所述速度控制器的输入；

所述速度控制器，基于速度控制器的电机端速度或负载端速度反馈，利用频率筛选器反馈的纯振动速度来修正速度控制器的输入信号，从而得到修正后的速度控制器输出，即电机输入力矩，并将所述电机输入力矩作为双编码器柔性关节的输入；