[发明专利]一种无传感器的工业机器人直线软浮动控制方法

摘要

本发明公开一种无传感器的工业机器人直线软浮动控制方法，包括如下步骤：1)、准备工作；2)计算工业机器人末端法兰中心实际坐标位置；3)计算工业机器人末端法兰中心位置偏差；4)由限制方向约束工业机器人末端法兰中心位置偏差；5)通过比例系数k1、k2调节工业机器人末端法兰中心位置偏差；6)计算直线软浮动所需要控制的工业机器人的各个关节角度。优点，本发明方法，不使用浮动机构或传感器实现直线软浮动功能，降低了机器人系统的成本。

主权项

1.一种无传感器的工业机器人直线软浮动控制方法，其特征在于，包括如下步骤：1)、准备工作，将工业机器人内的伺服电机调节到位置控制模式下，通过伺服驱动器将伺服控制环路中的比例项值和积分项值调小；2)计算工业机器人末端法兰中心实际坐标位置；2.1)将外力作用在步骤1中的工业机器人末端执行器上，使工业机器人内的各关节实际位置发生变化；2.2)分别读取步骤2.1中工业机器人内各关节处的关节电机编码器值；2.3)通过关节处的关节电机编码器值、减速机减速比以及编码器分辨率计算当前工业机器人的关节的实际关节角度；2.4)重复步骤2.3，计算得出各个关节的实际关节角度；2.5)对步骤2.4中的各个关节的实际关节角度进行运动学正解，得到工业机器人末端法兰中心实际位置坐标(x_r,y_r,)z_r；3)计算工业机器人末端法兰中心位置偏差；3.1)对工业机器人预先设定各个关节的关节位置；3.2)步骤3.1中的各个关节的关节位置进行运动学正解，得到工业机器人末端法兰中心目标位置坐标(x_d,y_d,)z_d；3.3)将步骤3.2的目标位置坐标与步骤2.5中的实际位置坐标进行比较，得出由外力作用而产生的工业机器人末端法兰中心位置偏差Δx＝x_r‑x_d、Δy＝y_r‑y_d、Δz＝z_r‑z_d；偏差值相对于世界坐标系；4)由限制方向约束工业机器人末端法兰中心位置偏差；根据预先指定的直线软浮动方向进行工业机器人末端法兰中心位置偏差的限制，比如指定Y方向(相对于世界坐标系)运动，则将X与Z方向上的位置偏差值清零，令Δx＝0、Δz＝0，只保持在Y方向上的位置偏差值Δy；若指定X方向，另Δy＝0、Δz＝0；若指定Z方向，另Δx＝0、Δy＝0；5)通过比例系数k1、k2调节工业机器人末端法兰中心位置偏差；5.1)设定比例系数k1、k2；5.2)对指定的直线软浮动方向上的工业机器人末端法兰中心位置偏差值乘以k1以及偏差的变化量乘以系数k2；设指定方向为Y方向，则指定的直线软浮动方向上的工业机器人末端法兰中心位置偏差值Δy乘以k1以及偏差的变化量乘以系数k2，得到新的工业机器人末端法兰中心位置偏差值通过k1、k2值的大小进行末端偏差值的放大与缩小，从而对直线软浮动的位置偏差进行二次调节，其中k1、k2的设定由实验针对不同机器人类型、不同工况调节获得；若指定方向为X方向，则得到新的工业机器人末端法兰中心位置偏差值若指定方向为Z方向，则得到新的工业机器人末端法兰中心位置偏差值6)计算直线软浮动所需要控制的工业机器人的各个关节角度；6.1)设指定方向为Y方向，将步骤5.2中得到的工业机器人末端法兰中心位置偏差值Δ叠加到步骤3.2中的工业机器人末端法兰中心目标位置上，得到由外力作用产生的工业机器人末端法兰中心位置在限制方向为Y方向下的新的位置坐标(x_d,y_d+Δ),z_d；若限制方向为X方向，新的位置坐标(x_d+Δ,y_d),z_d；若限制方向为Z方向，新的位置坐标(x_d,y_d,z)_d+Δ；6.2)将步骤6.1中新的工业机器人末端法兰位置坐标经过运动学逆解得到直线软浮动所需要控制的各个关节角度；6.3)将步骤6.2中得到的控制所需的各个关节角度通过减速机减速比以及编码器分辨率转化为控制伺服电机的脉冲值控制伺服电机运动，实现直线软浮动的功能。