一种串联机器人动力学参数辨识方法技术

本发明专利技术公布了一种串联机器人动力学参数辨识方法，包括以下步骤：建立串联机器人运动学模型；确定串联机器人最小惯性参数集φ并建立关于φ的线性形式的动力学方程；从φ的最后一组分量开始，设计试验逆序辨识φ的每组分量；设计多对运动状态，控制机器人到达每对状态，采集关节驱动力数据；分离每对状态下关节驱动力的摩擦项和惯性项，由惯性项辨识φ分量；待完成φ所有分量的辨识后，汇集摩擦项数据，形成摩擦力辨识数据，结合摩擦力模型，进行摩擦力参数辨识。本发明专利技术使得惯性参数辨识不受摩擦力模型的影响，既保证了惯性参数辨识的准确度，也有利于确定合理的摩擦力模型，同时控制了试验优化设计的变量规模。

【技术实现步骤摘要】
一种串联机器人动力学参数辨识方法
本专利技术属于机器人
，具体涉及一种串联机器人动力学参数辨识方法。
技术介绍
六轴工业机器人和协作机器人大多采用串联构型，随着工业自动化的深入发展和人机协作概念的兴起，这类机器人的应用在继续拓展。拓展的应用对机器人的控制性能也提出了更高的要求。机器人的运动规律由一组动力学方程描述，方程中出现的参数称为动力学参数。动力学方程是实现机器人复杂精确控制的理论基础，也是提升机器人性能必须深入研究的，因而准确获取机器人动力学参数具有重要意义。动力学参数包含惯性参数和摩擦力参数两类。惯性参数表示的是机器人各个杆件的质量及其分布，摩擦力参数的定义则需要确定一个合理的摩擦力模型。由机器人本体三维模型可以计算惯性参数，但由于加工误差，装配等因素，计算的惯性参数可能存在较大偏差。设计试验辨识机器人动力学参数是行之有效的办法。在现有软硬件基础上，控制机器人按预定轨迹运动，采集关节位置、电机电流等数据，由采集的数据反求动力学参数是通用可行的方法。通常的做法是先确定摩擦力模型，设计试验同时辨识所有惯性参数和摩擦力参数。但这会带来问题。其一，对于同样一组数据，采用不同的摩本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种串联机器人动力学参数辨识方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、建立串联机器人运动学模型；步骤二、根据步骤一的串联机器人运动学模型，确定串联机器人最小惯性参数集φ并建立关于φ线性形式的动力学方程；步骤三、从φ的最后一组分量开始，设计试验逆序辨识φ的每组分量；对于每组分量，设计多对运动状态，控制机器人到达每对状态，采集关节驱动力数据；步骤四、分离每对状态下关节驱动力的摩擦项和惯性项，由惯性项辨识φ分量；步骤五、待完成φ所有分量的辨识后，汇集摩擦项数据，形成摩擦力辨识数据，结合摩擦力模型，进行摩擦力参数辨识。

【技术特征摘要】
1.一种串联机器人动力学参数辨识方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、建立串联机器人运动学模型；步骤二、根据步骤一的串联机器人运动学模型，确定串联机器人最小惯性参数集φ并建立关于φ线性形式的动力学方程；步骤三、从φ的最后一组分量开始，设计试验逆序辨识φ的每组分量；对于每组分量，设计多对运动状态，控制机器人到达每对状态，采集关节驱动力数据；步骤四、分离每对状态下关节驱动力的摩擦项和惯性项，由惯性项辨识φ分量；步骤五、待完成φ所有分量的辨识后，汇集摩擦项数据，形成摩擦力辨识数据，结合摩擦力模型，进行摩擦力参数辨识。2.根据权利要求1所述的一种串联机器人动力学参数辨识方法，其特征在于，所述步骤二中依据能量等效原理确定最小惯性参数集φ,φ包含n组分量φ1～φn，n为串联机器人的活动连杆数或关节数；第i组分量φi包含ci个参数，其中每个参数都是连杆i～n惯性参数的线性组合。3.根据权利要求1所述的一种串联机器人动力学参数辨识方法，其特征在于，所述步骤二中首先不考虑摩擦，根据Newton-Euler方程建立关于φ线性形式的动力学方程：上式q＝(q1,q2,…,qn)T为关节位置，qi(i＝1～n)为第i关节的位置，分别为关节速度和加速度，完全描述了机器人的运动状态，为不考虑摩擦的关节驱动力，简称惯性项；为系数矩阵，形式如下：式(2)中分块矩阵Kij维数为1×ci，引入记号qr:s＝(qr,qr+1,…,qs)T，i＞j有Kij＝0，i≤j有Kij与前j个关节的运动状态有关，即再考虑摩擦，动力学方程为：上式为考虑摩擦的关节驱动力，包含两项：惯性项和摩擦项的具体表达式依赖于摩擦力模型。4.根据权利要求3所述的一种串联机器人动力学参数辨识方法，其特征在于，由式(1)和式(2)得到第i关节驱动力的惯性项表...

【专利技术属性】
技术研发人员：王华，王彤，瞿喜锋，郭庆洪，于振中，李文兴，
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