柔性关节机械臂残余抖动抑制方法和抑制装置制造方法及图纸

本申请提供了一种柔性关节机械臂残余抖动抑制方法和抑制装置，残余抖动抑制方法包括以下步骤：计算机械臂的动力学参数，其中，动力学参数包括机械臂各关节的固有频率和结构阻尼；根据动力学参数计算得到时变输入整形器的脉冲参数，其中，脉冲参数包括脉冲幅值和时间；将时变输入整形器的整形脉冲与指令信号进行卷积，得到卷积后的信号；将卷积后的信号作为二阶系统的输入信号输入二阶系统中，得到残余抖动为零的输出响应，完成对柔性关节机械臂残余抖动的抑制。本申请能够适应时变系统的自然频率和阻尼，完成对柔性关节机械臂残余抖动的抑制，具有良好的残余抖动抑制效果。

【技术实现步骤摘要】
柔性关节机械臂残余抖动抑制方法和抑制装置
本申请属于机械臂控制
，具体涉及一种柔性关节机械臂残余抖动抑制方法和抑制装置。
技术介绍
轻量协作机械臂依靠谐波减速器进行传动，谐波减速器的刚度较低，导致机械臂的关节是柔性的。尤其是在机器臂启停时，柔性关节引起的残余抖动非常明显。在现有技术中，人们通常采用开环抑振算法来抑制残余抖动。输入整形是一种有效的开环抑振算法，该算法设计的一系列的脉冲信号与参考信号进行卷积，产生整形信号。整形信号作为系统的前馈控制信号，能够消除关节输出端的抖动。由于机械臂的关节角和负载随时间变化，导致系统的质量分布随时间变化，因此系统具有时变动力学特性。而传统的输入整形抑振算法无法适应时变系统的自然频率和阻尼，因此抑振效果有限。
技术实现思路
为至少在一定程度上克服相关技术中存在的问题，本申请提供了一种柔性关节机械臂残余抖动抑制方法和抑制装置。根据本申请实施例的第一方面，本申请提供了一种柔性关节机械臂残余抖动抑制方法，其包括以下步骤：计算机械臂的动力学参数，其中，动力学参数包括机械本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种柔性关节机械臂残余抖动抑制方法，其特征在于，包括以下步骤：/n计算机械臂的动力学参数，其中，动力学参数包括机械臂各关节的固有频率和结构阻尼；/n根据动力学参数计算得到时变输入整形器的脉冲参数，其中，脉冲参数包括脉冲幅值和时间；/n将时变输入整形器的整形脉冲与指令信号进行卷积，得到卷积后的信号；/n将卷积后的信号作为二阶系统的输入信号输入二阶系统中，得到残余抖动为零的输出响应，完成对柔性关节机械臂残余抖动的抑制。/n

【技术特征摘要】
1.一种柔性关节机械臂残余抖动抑制方法，其特征在于，包括以下步骤：
计算机械臂的动力学参数，其中，动力学参数包括机械臂各关节的固有频率和结构阻尼；
根据动力学参数计算得到时变输入整形器的脉冲参数，其中，脉冲参数包括脉冲幅值和时间；
将时变输入整形器的整形脉冲与指令信号进行卷积，得到卷积后的信号；
将卷积后的信号作为二阶系统的输入信号输入二阶系统中，得到残余抖动为零的输出响应，完成对柔性关节机械臂残余抖动的抑制。


2.根据权利要求1所述的柔性关节机械臂残余抖动抑制方法，其特征在于，当所述机械臂包括6个旋转关节以及与所述旋转关节连接的多根杆件时，其中，6个旋转关节包括肩关节，第一肘关节、第二肘关节以及第一腕关节、第二腕关节和第三腕关节，所述步骤计算机械臂的动力学参数包括：
对所述机械臂的构型进行简化，以保留对机械臂整体的惯性变化影响大的肩关节、第一肘关节和第二肘关节，舍去对机械臂整体的惯性变化影响大的第一腕关节、第二腕关节和第三腕关节；
计算肩关节、第一肘关节和第二肘关节的动力学参数。


3.根据权利要求2所述的柔性关节机械臂残余抖动抑制方法，其特征在于，所述步骤计算肩关节、第一肘关节和第二肘关节的动力学参数的具体过程为：
将肩关节、第一肘关节和第二肘关节均视为双惯量模型，得到肩关节、第一肘关节和第二肘关节对应的双惯量模型中电机端到负载端的动力学方程；
根据双惯量模型中电机端到负载端的动力学方程，得到肩关节、第一肘关节和第二肘关节的固有频率；
根据肩关节、第一肘关节和第二肘关节的固有频率与对应的惯量项的关系，得到机械臂末端的抖动主要取决于肩关节；
根据肩关节的固有频率与双惯量模型中负载端角的关系，得到肩关节的固有频率关于水平方向上机械臂末端工具中心到基坐标系原点的长度的表达式为：



式中，ω1(M,t)表示肩关节的固有频率，xe(t)表示水平方向上机械臂末端工具中心到基坐标系原点的长度，M表示机械臂的末端负载质量，系数a、b、c、d通过实验拟合得到。


4.根据权利要求3所述的柔性关节机械臂残余抖动抑制方法，其特征在于，所述肩关节、第一肘关节和第二肘关节对应的双惯量模型中电机端到负载端的动力学方程为：














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【专利技术属性】
技术研发人员：杨跞，汪晓姗，王成刚，周飞，许楠，
申请(专利权)人：中科新松有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31