[发明专利]控制和/或调节机器人的电机

摘要

本发明涉及一种用于控制和调节机器人的电机MOTm(其中，m＝1,2，...M)的方法和装置，其中机器人具有通过N个铰接式连接件GELn(其中，n＝1,2，...，N)互相连接的机器人组件；其中铰接式连接件GELn的关节角度可以通过相关联的电机MOTm来调节；其中Z(tk)＝{zp(tk)}是间隔tk内机器人组件的状态，其中k＝0,1,2,3,...和p＝1,2,...,P；其中耦合运动方程BGG的第一系统是预定的，并且描述了机器人机械手的刚体动力学或柔性体动力学，其中在运动方程BGG的第一系统中，um(tk)是相应电机MOTm的操纵变量，并且其中对于耦合运动方程BGG的第一系统，操纵变量um(tk)的限制以及连接的机器人组件的状态Z(tk)的限制是预定的。所述方法包括以下步骤：对于耦合运动方程BGG的第一系统，提供(101)局部等效解耦合运动方程BGE的第二系统，其描述连接的机器人组件的刚体动力学或柔性体动力学；提供(102)变换成第二系统的操纵变量um(tk)的限制，并且提供了变换成第二系统的状态Z(tk)的限制；将变换成第二系统的状态Z(tk)提供(103)为Z*(tk)；对于解耦合运动方程BGE的第二系统，对机器人机械手的从状态Z*(tk)开始将要到达的目标状态SZ*进行设置(104)，并且对限定如何实现目标状态SZ*的一个或多个条件BD*和/或一个或多个特征KZ*进行设置；在解耦合运动方程BGE的第二系统中，当满足条件BD*、特征KZ*、操纵变量um(tk)的变换限制以及从t＝tk到t＝tk+w的间隔内状态Z(tk)的变换限制(其中，Δt＝tk+w‐tk是预定的预测间隔)时，根据状态Z*(tk)和目标状态SZ*来预测(105)状态轨迹ZT*(t)和相关联的操纵变量轨迹uT*m(t)。预测间隔优选地以在预测间隔内实现目标状态SZ*的方式来选择；将操纵变量轨迹uT*m(t)和状态轨迹ZT*(t)进行转换(106)以成为耦合运动方程BGG的第一系统，以产生操纵变量轨迹uTm**(t)和状态轨迹ZT**(t)；从操纵变量轨迹uTm**(t)确定(107)下一个间隔k+1的操纵变量um(tk+1)，并通过操纵变量um(tk+1)进行电机MOTm的调节；从状态轨迹ZT**(t)和/或基于状态Z(t)的检测系统的传感器数据，对间隔k+1的状态Z(tk+1)进行确定(108)；对于Z(tk)＝Z(t

主权项

一种用于控制和调节机器人的电机MOTm(其中，m＝1,2，...M)的方法，其中：‐机器人具有通过N个铰接式连接件GELn(其中，n＝1,2，...，N)互相连接的机器人组件；‐铰接式连接件GELn的关节角度可以通过相关联的电机MOTm来调节；‐Z(tk)＝{zp(tk)}是间隔tk内机器人组件的状态，其中k＝0,1,2,3,...和p＝1,2,...,P；‐耦合运动方程BGG的第一系统是预定的，并且描述了机器人机械手的刚体动力学或柔性体动力学；‐在运动方程BGG的第一系统中，um(tk)是相应电机MOTm的操纵变量；以及‐对于耦合运动方程BGG的第一系统，操纵变量um(tk)的限制以及连接的机器人组件的状态Z(tk)的限制是预定的，所述方法包括以下步骤：1.1对于耦合运动方程BGG的第一系统，提供(101)局部等效解耦合运动方程BGE的第二系统，其描述连接的机器人组件的刚体动力学或柔性体动力学；1.2提供(102)变换成第二系统的操纵变量um(tk)的限制，并且提供了变换成第二系统的状态Z(tk)的限制；1.3将变换成第二系统的状态Z(tk)提供(103)为Z*(tk)；1.4对于解耦合运动方程BGE的第二系统，对机器人机械手的从状态Z*(tk)开始将要到达的目标状态SZ*进行设置(104)，并且对限定如何实现目标状态SZ*的一个或多个条件BD*和/或一个或多个特征KZ*进行设置；1.5在解耦合运动方程BGE的第二系统中，当满足条件BD*、特征KZ*、操纵变量um(tk)的变换限制以及从t＝tk到t＝tk+w的间隔内状态Z(tk)的变换限制(其中，Δt＝tk+w‐tk是预定的预测间隔)时，根据状态Z*(tk)和目标状态SZ*来预测(105)状态轨迹ZT*(t)和相关联的操纵变量轨迹uT*m(t)。预测间隔优选地以在预测间隔内实现目标状态SZ*的方式来选择；1.6将操纵变量轨迹uT*m(t)和状态轨迹ZT*(t)进行转换(106)以成为耦合运动方程BGG的第一系统，以产生操纵变量轨迹uTm**(t)和状态轨迹ZT**(t)；1.7从操纵变量轨迹uTm**(t)确定(107)下一个间隔k+1的操纵变量um(tk+1)，并通过操纵变量um(tk+1)进行电机MOTm的调节；1.8从状态轨迹ZT**(t)和/或基于状态Z(t)的检测系统的传感器数据，对间隔k+1的状态Z(tk+1)进行确定(108)；1.9对于Z(tk)＝Z(tk+1)，再次执行该方法，从步骤1.3开始，直到达到预定的中断标准或目标状态SZ*。