[发明专利]一种工业机器人运动控制方法

说明书

一种工业机器人运动控制方法，包括：根据机器人的末端给定位姿Xd经过轨迹规划，生成第i个关节轴的期望位置θ_i以及由所有关节轴的期望位置所组成的关节轴期望位置向量θ；根据θ和机器人的连杆刚体动力学模型生成第i个关节轴的负载力矩τ_i；对τ_i分别进行轨迹补偿处理和低通滤波处理，得到第i个关节轴的轨迹偏差补偿量Δθ_i和前馈力矩补偿量τ_ffwi；将轨迹偏差补偿量Δθ_i与第i个关节轴的期望位置θ_i之和作为第i个关节轴的位置控制环的给定输入θ_ri，将前馈力矩补偿量τ_ffwi加入到第i个关节轴的电流控制环的输入处；根据第i个关节轴的电流控制环的输出获得第i个关节轴的给定转矩。本发明解决了由于机器人关节轴刚度不足造成的轨迹跟踪偏差过大及抖动问题。

技术领域

本发明涉及工业机器人的运动控制技术。

背景技术

工业机器人运动控制是为了满足机器人对输入轨迹的快速响应，对外部扰动的抑制，以此来保证轨迹跟踪精度。由于现代工业机器人本体设计总体趋势向轻量化发展，使用更轻质的材质和更小的减速机，导致机器人连杆刚度和关节轴刚度减小，因此在机器人运动过程中较容易出现抖动和较大的轨迹跟踪偏差。机器人在运动过程中，多轴联动产生耦合作用力，同时也会因为作业场景而受到外部作用力，如打磨、切割等产生的作用力，由于关节刚度和连杆刚度减小，机器人关节轴谐振频率会降低，提高伺服控制器带宽会受到限制，由此也降低了机器人伺服控制器对高速轨迹的快速且精准的跟踪能力，同时抗扰动性能也会降低。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种工业机器人运动控制方法，其能够解决由于机器人关节轴刚度不足造成的轨迹跟踪偏差过大及抖动问题。

根据本发明实施例的一种工业机器人运动控制方法，包括以下步骤：

根据机器人的末端给定位姿Xd经过轨迹规划，生成第i个关节轴的期望位置θ_i以及由所有关节轴的期望位置所组成的关节轴期望位置向量θ；

根据θ和机器人的连杆刚体动力学模型生成第i个关节轴的负载力矩τ_i；

对τ_i分别进行轨迹补偿处理和低通滤波处理，得到第i个关节轴的轨迹偏差补偿量Δθ_i和前馈力矩补偿量τ_ffwi；

将轨迹偏差补偿量Δθ_i与第i个关节轴的期望位置θ_i之和作为第i个关节轴的位置控制环的给定输入θ_ri，将前馈力矩补偿量τ_ffwi加入到第i个关节轴的电流控制环的输入处；

根据第i个关节轴的电流控制环的输出获得第i个关节轴的给定转矩。

本发明至少具有以下优点：

1、本实施例的工业机器人运动控制方法根据精准且完备的机器人连杆刚体动力学模型及柔性关节动力学进行轨迹纠偏控制补偿，提高了机器人末端轨迹跟踪精度，并能抑制机器人运动过程中的抖动；

2、本实施例在不需要改变原有伺服控制回路的结构及参数的情况下，解决了由于机器人关节轴刚度不足造成的轨迹跟踪偏差过大及抖动问题；

3、本实施例根据精准且完备的机器人连杆刚体动力学模型进行前馈控制，提高了机器人的快速响应特性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简要介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。