一种动力学补偿的机械臂零力平衡控制方法技术

本发明专利技术涉及一种动力学补偿的机械臂零力平衡控制方法，所述机械臂包括关节，连杆，转子，减速器，旋转变压器，电机；所述关节还包括关节虚拟力传感器以及关节额外内力传感器；获取关节虚拟力传感器的关节连杆端摩擦力以及关节额外内力传感器的连杆端摩擦力；根据上述关节连杆端摩擦力连杆端摩擦力，定义柔顺控制前馈模型被动模态解耦动力学模型，以获取关节运动需要满足的控制力矩；根据零力平衡准则计算被动模态下的实际控制力矩；根据实际控制力矩驱动电机和转子。该发明专利技术抛弃了传统主动模态控制中的期望运动前馈项，使得控制方式与规划轨迹的控制指令相互独立，很好的解决了机械臂柔性关节动力学建模问题。

【技术实现步骤摘要】
一种动力学补偿的机械臂零力平衡控制方法
本专利技术属于机械臂柔性关节动力学建模领域，尤其涉及一种动力学补偿的机械臂零力平衡控制方法。
技术介绍
实现关节精确位置控制所使用的前馈模型定义为主动模态解耦动力学模型，实现关节柔顺控制所使用的前馈模型定义为被动模态解耦动力学模型。关节进行关节精确位置控制和柔顺控制具有不同的前馈模型。主动模态和被动模态的动力学前馈模型的不同体现在被动模态中不包含期望运动前馈项，即被动模态前馈和规划轨迹的控制指令无关。被动模态动力学前馈模型实际上只提供克服额外内力、摩擦力和虚拟力的平衡力矩，因而被称作被动模态。该专利技术抛弃了传统主动模态控制中的期望运动前馈项，使得控制方式与规划轨迹的控制指令相互独立，很好的解决了机械臂柔性关节柔顺控制的动力学建模问题。
技术实现思路
为了解决现有技术中柔性关节柔顺控制的动力学建模问题提出一种动力学补偿的机械臂零力平衡控制方法。该方法不考虑传统主动模态控制中的期望运动前馈项，使得控制方式与规划轨迹的控制指令相互独立，很好的解决了机械臂柔性关节柔顺控制的动力学建模问题。为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：一种动力学补偿的机械臂零本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种动力学补偿的机械臂零力平衡控制方法，其特征在于，所述机械臂，包括关节，连杆，转子，减速器，旋转变压器，电机；所述关节还包括关节虚拟力传感器以及关节额外内力传感器；具体步骤为：步骤1.获取关节虚拟力以及关节额外内力；步骤2.根据上述获取的关节虚拟力以及关节额外内力，定义柔顺控制前馈模型被动模态解耦动力学模型，以获取关节运动需要满足的控制力矩；步骤3.根据零力平衡准则计算被动模态下的实际控制力矩；步骤4.根据实际控制力矩和角度驱动电机和转子。

【技术特征摘要】
1.一种动力学补偿的机械臂零力平衡控制方法，其特征在于，所述机械臂，包括关节，连杆，转子，减速器，旋转变压器，电机；所述关节还包括关节虚拟力传感器以及关节额外内力传感器；具体步骤为：步骤1.获取关节虚拟力以及关节额外内力；步骤2.根据上述获取的关节虚拟力以及关节额外内力，定义柔顺控制前馈模型被动模态解耦动力学模型，以获取关节运动需要满足的控制力矩；步骤3.根据零力平衡准则计算被动模态下的实际控制力矩；步骤4.根据实际控制力矩和角度驱动电机和转子。2.如权利要求1所述的一种动力学补偿的机械臂零力平衡控制方法，其特征在于，所述步骤1获取关节虚拟力以及关节额外内力使用传感器获取。3.如权利要求1所述的一种动力学补偿的机械臂零力平衡控制方法，其特征在于，所述定义柔顺控制前馈模型被动模态解耦动力学模型，所述被动模态是指关节的电机在摩擦力、虚拟力和额外内力补偿的作用下，保持关节平衡力矩运动的控制。4.如权利要求1所述的一种动力学补偿的机械臂零力平衡控制方法，其特征在于，所述被动模态解耦动力学模型定义为：式中τi,m为第i关节运动需要满足的控制力矩，qi为第i关节连杆，表示第i关节连杆端摩擦力，表示第i关节电机端摩擦力，τi,r表示第i关节虚拟力，τi,f表示第i关节额外内力，l表示减速比。5.如权利要求1所述的一种动力学补偿的机械臂零力平衡控制方法，其特征在于，所述关节连杆端摩擦力，具体建模方法为：考虑库伦摩擦、静摩擦和Stribeck摩擦的影响，第i关节连杆端的摩擦力表示为第i连杆位置和速度的函数：式中ξci为连杆端的库伦摩擦系数；-ξmi为连杆端需要满足的摩擦力系数；ξsi为连杆端的静摩擦系数；ξτi为连杆端的Stribeck摩擦系数；bi为连杆端的粘滞摩擦系数；为连杆端的摩擦误差补偿系数。6.如权利要求1所述的一种动力学补偿的机械臂零力平衡控制方法，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁亮，夏科睿，王飞，刘鹏飞，张成林，刘振，于振中，
申请(专利权)人：哈工大机器人合肥国际创新研究院，
类型：发明
国别省市：安徽,34