[发明专利]一种机器人负载辨识的方法

说明书

本发明公开了一种机器人负载辨识的方法，包括以下步骤：建立机器人空载运行时的动力学模型；建立各关节力矩与末端负载的关系；根据当前关节位置，速度，加速度和摩擦力，由动力学模型得到各关节空载力矩；由各关节反馈力矩得到各关节力矩；机器人运行时，每隔1s由各关节采集数据，计算一次负载质量和质心，取60s内负载质量和质心计算结果平均值，作为最终负载质量和质心；该机器人负载辨识的方法，基于动力学模型和伺服反馈力矩，根据各关节力矩与末端负载关系，通过动力学模型与伺服反馈力矩的差异实时辨识出末端负载，解决机器人末端负载辨识问题，不依赖模型，低成本，简单易用，运行过程中自动完成机器人负载辨识。

技术领域

本发明涉及机器人系统技术领域，具体为一种机器人负载辨识的方法。

背景技术

在机器人系统中，末端负载变化会严重影响机器人控制性能，因此需要对机器人末端负载进行辨识。传统的机器人负载辨识方法主要有三类：CAD模型法、使用力矩传感器的方法、无传感器的静态和动态辨识方法；CAD模型法依赖负载模型，适用性较窄；使用力矩传感器的方法需要额外的传感器，成本较高；因此设计一种机器人负载辨识的方法以解决上述问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种机器人负载辨识的方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种机器人负载辨识的方法，包括以下步骤：

步骤S1：建立机器人空载运行时的动力学模型，公式如下：

步骤S2：建立各关节力矩与末端负载的关系，公式如下：

τ_i＝k_img+q_i；

步骤S3：根据当前关节位置q，速度加速度和摩擦力由动力学模型得到各关节空载力矩q_i；由各关节反馈力矩得到各关节力矩τ_i；

步骤S4：机器人运行时，每隔1s由各关节采集数据，计算一次负载质量和质心，取60s内负载质量和质心计算结果平均值，作为最终负载质量和质心；

步骤S5：负载辨识模式具有三种，分别为关闭辨识、实时辨识更新一次、实时辨识动态更新三种模式。

作为本发明进一步的方案：所述步骤S1中，M是惯性系数矩阵；C是粘滞摩擦系数矩阵；G是重力矩向量；是摩擦力。

作为本发明进一步的方案：所述步骤S2中，k_i为关节驱动力矩中与机器人末端负载相关的系数，k_i是末端在连杆坐标系i下的x轴分量，通过连杆坐标变换得到，不同关节、不同位姿时是不同的。

作为本发明进一步的方案：所述步骤S3中，q_i为关节驱动力矩中与机器人末端负载无关与连杆参数相关的系数，通过如下公式得到：

作为本发明进一步的方案：所述步骤S3中，力矩信息通过伺服驱动器本身经由电流乘以扭矩常数反馈得出，单位通常为0.1％，控制器根据各关节额定力矩进行转换后可得到各关节力矩τ_i，力矩信息还可通过负载力矩建模得到，即

τ_i＝q_i+τ_payload，