机器人控制方法、装置、电子设备及可读存储介质制造方法及图纸

本申请提供一种机器人控制方法、装置、电子设备及可读存储介质，包括：将速度前馈指令输入给参数确定的摩擦力模型；获得摩擦力模型输出的电流值，电流值与速度前馈指令表征的速度值相对应，电流值为控制补偿量；将包括有电流值的电流前馈指令输入给电流环控制器，以使电流环控制器将电流前馈指令与电流指令以及电流反馈量组合成电流组合量，并对电流组合量进行PID调节得到电机的控制量。可以把速度前馈指令输入给摩擦力模型获得对应的电流值；可以把包括电流值的电流前馈指令输入到电流环控制器，使得电流组合量中包括有电流前馈指令，可对获得的电机控制量产生影响，从而改善现有技术不利于准确实现位置控制、使位置跟随控制的效果较差的问题。

Robot control method, device, electronic equipment and readable storage medium

【技术实现步骤摘要】
机器人控制方法、装置、电子设备及可读存储介质
本申请涉及机器控制领域，具体而言，涉及一种机器人控制方法、装置、电子设备及可读存储介质。
技术介绍
现有技术中，对通过关节驱动的机器人进行控制时，往往采用位置环、速度环、电流环三环比例积分微分控制(ProportionalIntegralDerivativecontrol，简称PID控制)，即微处理器发出的对机器人的位置指令与机器人的位置反馈量组合后，经比例调节获得速度指令；该速度指令与速度前馈指令以及速度反馈量组合后，经PID调节获得电流指令；该电流指令与电流反馈量组合后，经PID调节获得控制机器人的电机的控制量。然而，关节驱动的机器人通常包括电机、减速器、伺服驱动器等一整套机电系统，其中存在着大量不利于准确实现位置控制的因素，例如摩擦非线性、间隙非线性，尤其是在高精度位置跟随控制中，上述因素的存在使得位置跟随控制的效果变差。
技术实现思路
本申请实施例的目的在于提供一种机器人控制方法、装置、电子设备及可读存储介质，用以改善现有技术不利于准确实现位置控制、使位置跟随控制的效果较差的问题。第一方面，本申请实施例提供了一种机器人控制方法，用于对机器人的运动进行控制，所述机器人的控制方式包括位置环、速度环以及电流环三环比例积分微分PID控制，所述方法包括：将速度前馈指令输入给参数确定的摩擦力模型；获得所述摩擦力模型输出的电流值，所述电流值与所述速度前馈指令表征的速度值相对应，所述电流值为控制补偿量；将包括有所述电流值的电流前馈指令输入给电流环控制器，以使所述电流环控制器将所述电流前馈指令与电流指令以及电流反馈量组合成电流组合量，并对所述电流组合量进行PID调节得到电机的控制量，其中，所述电机用于驱动所述机器人的关节。在上述的实施方式中，微处理器可以把速度前馈指令输入给参数确定的摩擦力模型，由摩擦力模型输出对应的电流值；然后微处理器可以把包括电流值的电流前馈指令输入到PID控制的电流环控制器，使得电流环控制器生成的电流组合量中包括有上述的电流前馈指令，从而可以对最终获得的电机控制量产生影响，从而改善现有技术不利于准确实现位置控制、使位置跟随控制的效果较差的问题。在一个可能的设计中，所述摩擦力模型是自变量为速度值、因变量为电流值的多项式拟合函数，在所述将速度前馈指令输入给参数确定的摩擦力模型之前，所述方法还包括：获取机器人实际运动的多个实际速度值；获取所述多个实际速度值中的每个实际速度值对应的实际电流值；将所述多个实际速度值以及每个实际速度值对应的实际电流值代入参数未确定的多项式拟合函数中，计算所述多项式拟合函数的未确定的参数，从而获得参数确定的摩擦力模型。在上述的实施方式中，微处理器可以先获得机器人运动的多个实际速度值，以及多个实际速度值中每个实际速度值对应的实际电流值，将实际速度值以及对应的实际电流值代入多项式拟合函数中，从而确定多项式拟合函数的未确定的参数，获得明确的摩擦力模型。基于多个实际速度值和各自对应的实际电流值来确定摩擦力模型，使得摩擦力模型的确定更准确。在一个可能的设计中，所述获取机器人实际运动的多个实际速度值，包括：获取所述机器人的多个速度反馈值，其中，所述速度反馈值为所述实际速度值；或获取多个速度前馈指令，其中，所述速度前馈指令表征的速度值作为所述实际速度值。在上述的实施方式中，可以直接获取机器人的速度反馈值，并且把速度反馈至作为实际速度值，也可以获取速度前馈指令，并把速度前馈指令中的速度值作为实际速度值，获取实际速度值的方式不应该理解为是对本申请的限制。在一个可能的设计中，所述获取机器人实际运动的多个实际速度值，包括：获取机器人朝向目标方向实际运动的多个实际速度值。在上述的实施方式中，由于机器人可以通过机械关节来运动，因此，可以将朝向同一机械关节方向的实际速度值以及对应的实际电流值作为一组样本，即把朝向第一方向的实际速度值以及朝向第一方向的实际电流值作为样本来确定朝向第一方向的摩擦力模型；把朝向第二方向的实际速度值以及朝向第二方向的实际电流值作为样本来确定朝向第二方向的摩擦力模型，第一方向与第二方向是不同的方向，从而进一步增加摩擦力模型的准确性。在一个可能的设计中，所述将所述多个实际速度值以及每个实际速度值对应的实际电流值代入参数未确定的多项式拟合函数中，包括：将所述多个实际速度值以及每个实际速度值对应的实际电流值代入if＝k0+k1×(vff)+k2×(vff)2+...+kn×(vff)n中，其中，n>1且为正整数，vff为实际速度值，if为vff对应的实际电流值，km(m＝1,2,3…n)为参数；所述计算所述多项式拟合函数的未确定的参数，包括：通过最小二乘法计算if＝k0+k1×(vff)+k2×(vff)2+...+kn×(vff)n中的km(m＝1,2,3…n)。在一个可能的设计中，所述方法还包括：获取PID控制值反馈量，并根据所述PID控制值反馈量以及PID控制值指令计算第一PID控制值误差；确定所述第一PID控制值误差大于PID控制值设定修正阈值；对所述摩擦力模型的全部参数进行扰动训练；对于进行过所述扰动训练的摩擦力模型，计算第二PID控制值误差；判断所述第二PID控制值误差是否小于PID控制值修正收敛阈值；若是，结束所述扰动训练，将扰动训练获得的摩擦力模型作为新的摩擦力模型；若否，执行步骤：对所述摩擦力模型的全部参数进行扰动训练。在上述的实施方式中，随着机器人使用时间的推移，部件老化等影响，有可能使得PID控制量的误差逐渐变大，因此，当PID控制量的误差超过设定修正阈值时，可以利用扰动训练的方式来调整PID控制量的误差，从而在机器人使用的全寿命过程中，依然能维持机器人控制的准确性在较高的水平。在一个可能的设计中，所述PID控制值包括速度值和位置值。第二方面，本申请实施例提供了一种机器人控制装置，用于对机器人的运动进行控制，所述机器人的控制方式包括位置环、速度环以及电流环三环比例积分微分PID控制，所述装置包括：速度指令输入模块，用于将速度前馈指令输入给参数确定的摩擦力模型；电流值获取模块，用于获得所述摩擦力模型输出的电流值，所述电流值与所述速度前馈指令表征的速度值相对应，所述电流值为控制补偿量；电流指令输入模块，用于将包括有所述电流值的电流前馈指令输入给电流环控制器，以使所述电流环控制器将所述电流前馈指令与电流指令以及电流反馈量组合成电流组合量，并对所述电流组合量进行PID调节得到电机的控制量，其中，所述电机用于驱动所述机器人的关节。在一个可能的设计中，所述装置还包括：实际速度获取模块，用于获取机器人实际运动的多个实际速度值；实际电流获取模块，用于获取所述多个实际速度值中的每个实际速度值对应的实际电流值；模型确定模块，用于将所述多个实际速度值以及每个实际速度值对应的实际电流值代入参数未确定的多项式拟合函数中，计算所述多项式拟合函数的未确定的参数，从而获得参数确定的摩擦力模型。在一个可能的设计中，实际速度获取模块，还用于获取所述机器人的多个本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种机器人控制方法，其特征在于，用于对机器人的运动进行控制，所述机器人的控制方式包括位置环、速度环以及电流环三环比例积分微分PID控制，所述方法包括：/n将速度前馈指令输入给参数确定的摩擦力模型；/n获得所述摩擦力模型输出的电流值，所述电流值与所述速度前馈指令表征的速度值相对应，所述电流值为控制补偿量；/n将包括有所述电流值的电流前馈指令输入给电流环控制器，以使所述电流环控制器将所述电流前馈指令与电流指令以及电流反馈量组合成电流组合量，并对所述电流组合量进行PID调节得到电机的控制量，其中，所述电机用于驱动所述机器人的关节。/n

【技术特征摘要】
1.一种机器人控制方法，其特征在于，用于对机器人的运动进行控制，所述机器人的控制方式包括位置环、速度环以及电流环三环比例积分微分PID控制，所述方法包括：
将速度前馈指令输入给参数确定的摩擦力模型；
获得所述摩擦力模型输出的电流值，所述电流值与所述速度前馈指令表征的速度值相对应，所述电流值为控制补偿量；
将包括有所述电流值的电流前馈指令输入给电流环控制器，以使所述电流环控制器将所述电流前馈指令与电流指令以及电流反馈量组合成电流组合量，并对所述电流组合量进行PID调节得到电机的控制量，其中，所述电机用于驱动所述机器人的关节。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述摩擦力模型是自变量为速度值、因变量为电流值的多项式拟合函数，在所述将速度前馈指令输入给参数确定的摩擦力模型之前，所述方法还包括：
获取机器人实际运动的多个实际速度值；
获取所述多个实际速度值中的每个实际速度值对应的实际电流值；
将所述多个实际速度值以及每个实际速度值对应的实际电流值代入参数未确定的多项式拟合函数中，计算所述多项式拟合函数的未确定的参数，从而获得参数确定的摩擦力模型。


3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述获取机器人实际运动的多个实际速度值，包括：
获取所述机器人的多个速度反馈值，其中，所述速度反馈值为所述实际速度值；或
获取多个速度前馈指令，其中，所述速度前馈指令表征的速度值作为所述实际速度值。


4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述获取机器人实际运动的多个实际速度值，包括：
获取机器人朝向目标方向实际运动的多个实际速度值。


5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述将所述多个实际速度值以及每个实际速度值对应的实际电流值代入参数未确定的多项式拟合函数中，包括：
将所述多个实际速度值以及每个实际速度值对应的实际电流值代入if＝k0+k1×(vff)+k2×(vff)2+...+kn×(vff)n中，其中，n>1且为正整数，vff为实际速度值，if为vff对应的实际电流值，km(m＝1,2,3…n)为参数；
所述计算所述多项式...

【专利技术属性】
技术研发人员：李明洋，
申请(专利权)人：上海节卡机器人科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31