申请/专利权人：广东工业大学

申请日：2022-03-17

公开（公告）日：2024-05-17

公开（公告）号：CN114750148B

主分类号：B25J9/16

分类号：B25J9/16

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.05.17#授权;2022.08.02#实质审查的生效;2022.07.15#公开

摘要：本发明涉及工业机器人控制技术领域，公开了一种重力自适应测量的力闭环零力控制方法及系统，包括以下步骤：S1.根据关节驱控测模块的电流、位置、速度、力矩模拟量，构建控测一体的协作机器人的关节层动力学模型；S2.根据所述的关节层动力学模型，构建一般形式的柔性关节动力学模型；S3.根据所述的一般形式的柔性关节动力学模型，构建关节层重力矩补偿矩阵，并构建重力矩自适应测量方法；S4.根据所述的一般形式的柔性关节动力学模型和所述的重力矩自适应测量方法，构建力闭环下的零力控制器，并通过所述的零力控制器，实现重力自适应测量的力闭环零力控制。本发明解决了现有机器人零力控制方法难以直接求解出机器人准确的重力矩及摩擦的问题。

主权项：1.一种重力自适应测量的力闭环零力控制方法，其特征在于：包括以下步骤：S1.根据关节驱控测模块的电流、位置、速度、力矩模拟量，构建控测一体的协作机器人的关节层动力学模型；步骤S1，具体步骤为：将所述的关节驱控测模块中的谐波减速器和力矩传感器等效为柔性弹簧，并将柔性弹簧结合关节驱控测模块中的力矩电机，一同等效为柔性关节，并根据所述的柔性关节构建关节层动力学模型： 其中，τm为所述的力矩电机的输出力矩，θ为力矩电机的转角，τf为力矩电机的摩擦力矩，τ为关节的输出力矩，q为关节的转角，B为力矩电机的惯性特性，K为柔性关节的等效刚度系数，τt为外部作用于负载的等效力矩，Mq表示与柔性关节相连的所有关节的合转动惯量，为θ的二阶导数、为q的二阶导数；式中，力矩电机输出力矩τm产生力矩电机的转角θ，通过谐波减速器的力矩放大及摩擦力矩τf消耗，将力矩τm传递至关节末端，得到关节输出力矩τ，所述的关节输出力矩τ带动负载输出关节转角q；S2.根据所述的关节层动力学模型，构建一般形式的柔性关节动力学模型；S3.根据所述的一般形式的柔性关节动力学模型，构建关节层重力矩补偿矩阵，并构建重力矩自适应测量方法；S4.根据所述的一般形式的柔性关节动力学模型和所述的重力矩自适应测量方法，构建力闭环下的零力控制器，并通过所述的零力控制器，实现重力自适应测量的力闭环零力控制；步骤S4，具体步骤为：S401.将所述的力矩传感器测得的等效力矩τt作为输入，力矩电机产生的力矩τm作为输出，得到比例控制器：τm＝-Kt·τt；S402.将得到的比例控制器结合所述的关节层动力学模型，得到外力与需要克服的惯量Mq和摩擦力矩τf方程： S403.将惯量Mq和摩擦力矩τf方程结合关节层动力学模型，得到第二方程： S404.所述的第二方程结合所述的重力矩和速度补偿的力闭环，建立力闭环下的零力控制器；步骤S404，具体步骤为：T101.将第二方程进行扩展，构建考虑重力矩和速度补偿的力闭环，构建零力控制器： 其中，kpii表示第i个柔性关节的速度补偿系数，i＝1,2，...，n，n表示柔性关节数量； kgii表示第i个柔性关节的力闭环系数；Kp及Kg均为正定对角矩阵；T102.将所述的零力控制器重新代入柔性关节动力学模型中，得到力闭环下的零力控制器：

全文数据：

权利要求：

百度查询： 广东工业大学 一种重力自适应测量的力闭环零力控制方法及系统

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