控制机器人转动关节运动的方法和装置及机器人制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种控制机器人转动关节的方法，包括：接收用于控制机器人转动关节进行轨迹运动的轨迹参数集；对于每一个匀速运动速度，控制所述机器人转动关节进行与所述匀速运动速度对应的轨迹运动，并在所述轨迹运动的匀速运动阶段中读取所述机器人的驱动电机的驱动力矩作测量摩擦力矩；根据每一个匀速运动速度和该匀速运动速度对应的测量摩擦力矩，构建动态摩擦模型；当接收到控制所述机器人工作的请求时，根据所述动态摩擦模型修正由所述请求生成的驱动力矩，以根据修正后的驱动力矩转动关节进行运动。本发明专利技术还公开了一种控制机器人转动关节的装置和一种机器人。采用本发明专利技术实施例，能够减少机器人辨识摩擦力的误差，提高控制机器人转动关节的准确性。

Method and device for controlling robot rotating joint movement and robot

The invention discloses a method, a robot rotary joint comprises: receiving a control parameter for trajectory trajectory of robot joint set; for each moving speed, control the robot joint with the uniform motion speed on the trajectory of the driving torque of the motor for measuring friction torque driving and reading the robot in uniform motion stage the motion of the friction torque; according to the measurements of each motion speed and the speed of uniform motion corresponding to the construction of dynamic friction model; when the receiver to control the robot's request, according to the dynamic friction model is modified by the request the driving torque generated, according to the modified driving torque of rotary joint motion. The invention also discloses a device for controlling the rotation joint of the robot and a robot. By adopting the embodiment of the invention, the friction error of the robot can be reduced, and the accuracy of the rotation joint of the control robot can be improved.

【技术实现步骤摘要】
控制机器人转动关节运动的方法和装置及机器人
本专利技术涉及机器人控制
，尤其涉及一种控制机器人转动关节运动的方法和装置及机器人。
技术介绍
基于动力学的控制能够有效的提高机器人的控制性能，在使用基于动力学模型的控制算法时，首先要保证动力学模型的准确性，动力学模型的准确性依赖于几何参数和动力学参数，几何参数可以通过运动学标定获得，动力学参数要通过模型辨识的方法来估测。通常的工业机器人动力学模型参数辨识方案，是采用整体辨识的方案，即构建动力学模型参数的最小集合，通过设计激励轨迹，测量得到机器人运动和力矩的数据，最后应用合适的估计算法来得到未知的动力学参数。然而进行辨识时测量的随机误差较大，会造成模型参数辨识的不准确，因此在整体参数辨识之前，将部分辨识的参数进行初步的确定，例如摩擦力的模型的参数，有助于提高模型参数辨识的准确性，尤其是在低速阶段，机器人的驱动电机的主要驱动力矩用于抵消关节的摩擦力矩，所以在进行机器人动力学模型参数辨识之前，先单独的对关节的摩擦模型参数进行辨识，对于提高辨识的准确性很有帮助。一般地，在进行关节的摩擦模型参数辨识时，采取三角波形的位置随时间变化的曲线来使得机器人以恒定速度运行，但是三角波形位置随时间变化曲线的速度随时间变化曲线为脉冲波形，则在机器人运动时会造成机器人的振动，会进而影响测量到的摩擦力矩的结果，造成关节的摩擦模型参数辨识的不准确，即构建成的摩擦模型不准确，进而影响了控制机器人转动关节来进行运动的准确性。
技术实现思路
本专利技术实施例提出的一种控制机器人转动关节运动的方法和装置以及机器人，能够减少机器人辨识摩擦力的误差，提高控制机器人转动关节的准确性。本专利技术实施例第一方面提供了一种控制机器人转动关节的方法，包括：接收用于控制机器人转动关节进行轨迹运动的轨迹参数集；所述轨迹参数集包括每一个轨迹运动的匀速运动阶段的匀速运动速度；对于所述轨迹参数集的每一个匀速运动速度，控制所述机器人转动关节进行与所述匀速运动速度对应的轨迹运动，并在所述轨迹运动的匀速运动阶段中读取所述机器人的驱动电机的驱动力矩；所述驱动力矩用于作为所述机器人在以所述匀速运动速度进行瞬时运动的测量摩擦力矩；所述轨迹运动包括以第一加速度加速至所述匀速运动速度进行的加速运动和在所述加速运动之后以所述匀速运动速度进行的匀速运动；根据所述轨迹参数集的每一个匀速运动速度和该匀速运动速度对应的测量摩擦力矩，构建摩擦力矩随速度变化的动态摩擦模型；当接收到控制所述机器人工作的请求时，根据所述动态摩擦模型修正由所述请求生成的驱动力矩，以使所述机器人根据修正后的驱动力矩转动关节进行运动。在第一方面的第一种可能的实现方式中，所述轨迹运动还包括以第二加速度从所述匀速运动速度减速至静止的减速运动。结合第一方面的第一种可能的实现方式，在第二种可能的实现方式中，所述轨迹参数集还包括每一个轨迹运动的起始位置、终点位置和运动时长；所述第一加速度的大小与所述第二加速度的大小相同；则，所述在所述轨迹运动的匀速运动阶段中读取所述机器人的驱动电机的驱动力矩，具体为：根据所述轨迹运动的匀速运动速度、起始位置、终点位置和运动时长，计算所述加速运动的加速时长tb，V为所述匀速运动速度，qf为所述轨迹运动的终点位置，q0为所述轨迹运动的起始位置，tf为所述轨迹运动的运动时长；以所述加速运动的起始运动的时间为参考原点，在时间段tb<t≤tf-tb内读取所述机器人的驱动电机的驱动力矩。在第一方面的第三种可能的实现方式中，还包括：根据拟合程度公式，对所述轨迹参数集的每一个匀速运动速度对应的测量摩擦力矩与所述匀速运动速度在所述动态摩擦模型中对应的模拟摩擦力矩进行拟合计算，获得所述动态摩擦模型的拟合程度；判断所述拟合程度是否小于拟合阈值；若是，则输出所述动态摩擦模型给所述机器人；若否，则返回继续接收用于控制机器人转动关节进行轨迹运动的新的轨迹参数集，以构建新的动态摩擦模型直至有动态摩擦模型的拟合程度小于所述拟合阈值。优选地，所述拟合程度公式为：其中，n表示所述轨迹参数集中包含的匀速运动速度的数量，F1k为所述轨迹参数集中的第k条轨迹运动的匀速运动速度所对应的测量摩擦力矩，F2k为所述轨迹参数集中的第k条轨迹运动的匀速运动速度在所述动态摩擦模型中对应的模拟摩擦力矩；d12为所述动态摩擦模型的拟合程度。优选地，所述动态摩擦模型为LuGre摩擦模型。相应地，本专利技术实施例第二方面还提供了一种控制机器人转动关节的装置，包括：接收参数模块，用于接收用于控制机器人转动关节进行轨迹运动的轨迹参数集；所述轨迹参数集包括每一个轨迹运动的匀速运动阶段的匀速运动速度；力矩获取模块，用于对于所述轨迹参数集的每一个匀速运动速度，控制所述机器人转动关节进行与所述匀速运动速度对应的轨迹运动，并在所述轨迹运动的匀速运动阶段中读取所述机器人的驱动电机的驱动力矩；所述驱动力矩用于作为所述机器人在以所述匀速运动速度进行瞬时运动的测量摩擦力矩；所述轨迹运动包括以第一加速度加速至所述匀速运动速度进行的加速运动和在所述加速运动之后以所述匀速运动速度进行的匀速运动；模型构建模块，用于根据所述轨迹参数集的每一个匀速运动速度和该匀速运动速度对应的测量摩擦力矩，构建摩擦力矩随速度变化的动态摩擦模型；机器人工作模块，用于当接收到控制所述机器人工作的请求时，根据所述动态摩擦模型修正由所述请求生成的驱动力矩，以使所述机器人根据修正后的驱动力矩转动关节进行运动。在第二方面的第一种可能的实现方式中，所述轨迹运动还包括以第二加速度从所述匀速运动速度减速至静止的减速运动。结合第二方面的第一种可能的实现方式，在第二种可能的实现方式中，，所述轨迹参数集还包括每一个轨迹运动的起始位置、终点位置和运动时长；所述第一加速度的大小与所述第二加速度的大小相同；则，所述力矩获取模块包括有：加速时长获取单元，用于根据所述轨迹运动的匀速运动速度、起始位置、终点位置和运动时长，计算所述加速运动的加速时长tb，V为所述匀速运动速度，qf为所述轨迹运动的终点位置，q0为所述轨迹运动的起始位置，tf为所述轨迹运动的运动时长；驱动力矩获取单元，用于以所述加速运动的起始运动的时间为参考原点，在时间段tb<t≤tf-tb内读取所述机器人的驱动电机的驱动力矩；以及，所述装置还包括拟合程度计算模块、拟合程度判断模块和模型输出模块，具体为：拟合程度计算模块，用于根据拟合程度公式，对所述轨迹参数集的每一个匀速运动速度对应的测量摩擦力矩与所述匀速运动速度在所述动态摩擦模型中对应的模拟摩擦力矩进行拟合计算，获得所述动态摩擦模型的拟合程度；拟合程度判断模块，用于判断所述拟合程度是否小于拟合阈值；模型输出模块，用于当所述拟合程度小于所述拟合阈值时，输出所述动态摩擦模型给所述机器人；所述接收参数模块，还用于当所述拟合程度大于所述拟合阈值时，返回继续接收用于控制机器人转动关节进行轨迹运动的新的轨迹参数集，以构建新的动态摩擦模型直至有动态摩擦模型的拟合程度小于所述拟合阈值。在第三方面，本专利技术实施例还提供一种机器人，包括第二方面提供的所有控制机器人转动关节的装置的实施例。实施本专利技术实施例，具有如下有益效果：本专利技术实施例提供的控制机器人转动关节运动的方法和装置以及机器人，在本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种控制机器人转动关节的方法，其特征在于，包括：接收用于控制机器人转动关节进行轨迹运动的轨迹参数集；所述轨迹参数集包括每一个轨迹运动的匀速运动阶段的匀速运动速度；对于所述轨迹参数集的每一个匀速运动速度，控制所述机器人转动关节进行与所述匀速运动速度对应的轨迹运动，并在所述轨迹运动的匀速运动阶段中读取所述机器人的驱动电机的驱动力矩；所述驱动力矩用于作为所述机器人在以所述匀速运动速度进行瞬时运动的测量摩擦力矩；所述轨迹运动包括以第一加速度加速至所述匀速运动速度进行的加速运动和在所述加速运动之后以所述匀速运动速度进行的匀速运动；根据所述轨迹参数集的每一个匀速运动速度和该匀速运动速度对应的测量摩擦力矩，构建摩擦力矩随速度变化的动态摩擦模型；当接收到控制所述机器人工作的请求时，根据所述动态摩擦模型修正由所述请求生成的驱动力矩，以使所述机器人根据修正后的驱动力矩转动关节进行运动。

【技术特征摘要】
1.一种控制机器人转动关节的方法，其特征在于，包括：接收用于控制机器人转动关节进行轨迹运动的轨迹参数集；所述轨迹参数集包括每一个轨迹运动的匀速运动阶段的匀速运动速度；对于所述轨迹参数集的每一个匀速运动速度，控制所述机器人转动关节进行与所述匀速运动速度对应的轨迹运动，并在所述轨迹运动的匀速运动阶段中读取所述机器人的驱动电机的驱动力矩；所述驱动力矩用于作为所述机器人在以所述匀速运动速度进行瞬时运动的测量摩擦力矩；所述轨迹运动包括以第一加速度加速至所述匀速运动速度进行的加速运动和在所述加速运动之后以所述匀速运动速度进行的匀速运动；根据所述轨迹参数集的每一个匀速运动速度和该匀速运动速度对应的测量摩擦力矩，构建摩擦力矩随速度变化的动态摩擦模型；当接收到控制所述机器人工作的请求时，根据所述动态摩擦模型修正由所述请求生成的驱动力矩，以使所述机器人根据修正后的驱动力矩转动关节进行运动。2.如权利要求1所述的控制机器人转动关节的方法，其特征在于，所述轨迹运动还包括以第二加速度从所述匀速运动速度减速至静止的减速运动。3.如权利要求2所述的控制机器人转动关节的方法，其特征在于，所述轨迹参数集还包括每一个轨迹运动的起始位置、终点位置和运动时长；所述第一加速度的大小与所述第二加速度的大小相同；则，所述在所述轨迹运动的匀速运动阶段中读取所述机器人的驱动电机的驱动力矩，具体为：根据所述轨迹运动的匀速运动速度、起始位置、终点位置和运动时长，计算所述加速运动的加速时长tb，V为所述匀速运动速度，qf为所述轨迹运动的终点位置，q0为所述轨迹运动的起始位置，tf为所述轨迹运动的运动时长；以所述加速运动的起始运动的时间为参考原点，在时间段tb<t≤tf-tb内读取所述机器人的驱动电机的驱动力矩。4.如权利要求1所述的控制机器人转动关节的方法，其特征在于，还包括：根据拟合程度公式，对所述轨迹参数集的每一个匀速运动速度对应的测量摩擦力矩与所述匀速运动速度在所述动态摩擦模型中对应的模拟摩擦力矩进行拟合计算，获得所述动态摩擦模型的拟合程度；判断所述拟合程度是否小于拟合阈值；若是，则输出所述动态摩擦模型给所述机器人；若否，则返回继续接收用于控制机器人转动关节进行轨迹运动的新的轨迹参数集，以构建新的动态摩擦模型直至有动态摩擦模型的拟合程度小于所述拟合阈值。5.如权利要求4所述的控制机器人转动关节的方法，其特征在于，所述拟合程度公式为：其中，n表示所述轨迹参数集中包含的匀速运动速度的数量；F1k为所述轨迹参数集中的第k条轨迹运动的匀速运动速度所对应的测量摩擦力矩，F2k为所述轨迹参数集中的第k条轨迹运动的匀速运动速度在所述动态摩擦模型中对应的模拟摩擦力矩；d12为所述动态摩擦模型的拟合程度。6.如权利要求1所述的控制机...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹永，
申请(专利权)人：广州视源电子科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44