机器人的动力学参数辨识方法、机器人和存储装置制造方法及图纸

一种机器人的动力学参数辨识方法、机器人和存储装置，该方法包括：在多个不同转速下，使驱动电机匀速转动，并采集各转速下对应的电枢电流，根据所述各转速下对应的所述电枢电流，计算所述各转速下对应的摩擦力矩，形成多个所述转速与所述摩擦力矩的数据对，根据所述数据对建立摩擦多项式模型，其中所述摩擦多项式模型用以描述所述驱动电机的转速和所述摩擦力矩之间的关系，所述摩擦多项式模型既能作线性模型使用，又具有非线性特征的表达能力，具有更好的适应性，可简化机器人动力学参数辨识计算。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】机器人的动力学参数辨识方法、机器人和存储装置
本专利技术涉及自动控制
，特别是涉及一种机器人的动力学参数辨识方法、机器人和存储装置。
技术介绍
机器人动力学研究的是机器人的关节力、力矩和关节运动的关系。通过动力学模型，可以根据关节的运动目标位置、目标速度等计算关节的驱动器所应提供的力矩，并根据结果对机器人进行控制。理想动力学模型只考虑惯性力、科氏力(离心力)和重力，但是在实际情况中，摩擦力矩不能被忽略，否则会影响机器人的控制和运行效果。因此，需要首先运用摩擦模型计算摩擦力矩，并从驱动器提供的总力矩中剔除摩擦力矩的影响，从而得到可用于计算惯性参数的理想动力学模型下的驱动力矩。本专利技术的专利技术人在对现有技术的研究过程中发现，现有技术在对机器人动力学参数进行辨识、特别是摩擦模型参数识别的过程中，常会使用到stribeck模型，stribeck模型中包含指数部分，非线性程度高，使得摩擦模型和动力学模型的优化、求解过程十分复杂，因此，会造成机器人控制系统计算能力的浪费。
技术实现思路
本专利技术提供一种机器人的动力学参数本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种机器人的动力学参数辨识方法，其特征在于，包括：/n在多个不同转速下，使机器人的驱动电机匀速转动，并采集各转速下对应的电枢电流；/n根据所述各转速下对应的电枢电流，计算各转速下对应的摩擦力矩，以形成多个所述转速与摩擦力矩的数据对；以及/n根据所述数据对建立所述摩擦多项式模型，其中所述摩擦多项式模型用以描述所述驱动电机的转速和摩擦力矩之间的关系。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】一种机器人的动力学参数辨识方法，其特征在于，包括：
在多个不同转速下，使机器人的驱动电机匀速转动，并采集各转速下对应的电枢电流；
根据所述各转速下对应的电枢电流，计算各转速下对应的摩擦力矩，以形成多个所述转速与摩擦力矩的数据对；以及
根据所述数据对建立所述摩擦多项式模型，其中所述摩擦多项式模型用以描述所述驱动电机的转速和摩擦力矩之间的关系。


如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述数据对建立所述摩擦多项式模型的步骤包括：
根据所述各转速下对应的摩擦力矩，找到其中的最小摩擦力矩及对应的参考转速；
当所述数据对中同时存在大于和小于所述参考转速的转速时，将小于所述参考转速的转速范围作为低速段，对所述低速段内的转速和摩擦力矩的数据对进行拟合，得到低速摩擦模型，将大于所述参考转速的转速范围作为高速段，对所述高速段内的转速和摩擦力矩的数据对进行拟合，得到高速摩擦模型。


如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述数据对建立所述摩擦多项式模型的步骤进一步包括：
当所述数据对中不同时存在大于和小于所述参考转速的转速时，对所有转速和摩擦力矩的数据对进行拟合，得到所述摩擦多项式模型。


如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在多个不同转速下，使所述驱动电机匀速转动，并采集各转速下对应的电枢电流的步骤包括：
在多个不同转速下，将驱动电机设置为位置模式或者速度模式，使所述驱动电机从第一位置匀速运动至第二位置，并从第二位置匀速返回第一位置，期间采集所述驱动电机的电枢电流。


如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述根据所述数据对建立所述摩擦多项式模型的步骤包括：
使用所述驱动电机从第一位置匀速运动至第二位置过程中的所述转速与摩擦力矩的数据对建立所述驱动电机的正转摩擦模型；以及
使用所述驱动电机从第二位置匀速返回第一位置过程中的的所述转速与摩擦力矩的数据对建立所述驱动电机的反转摩擦模型。


如权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述在多个不同转速下使所述驱动电机匀速转动并采集各转速下对应的电枢电流的步骤包括：
在初始测试转速下使所述驱动电机匀速转动，并采集所述初始测试转速对应的电枢电流；
将转速每次增加或减少可变步长从而得到后续测试转速，在所述后续测试转速下使所述驱动电机匀速转动，并采集所述后续测试转速对应的电枢电流，直到达到目标转速；
其中，转速越高，可变步长的值越大。


如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述摩擦多项式模型为用于表征所述转速与摩擦力矩的关系的1元K次多项式，其中K为大于或等于2的正整数。


如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述摩擦多项式模型使用最小二乘法进行曲线拟合。


如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：
选择惯性参数辨识的激励轨迹，使所述驱动电机按所述激励轨迹运行，并采集所述驱动电机的反馈位置、反馈速度和反馈电流；
根据所述反馈速度和所述驱动电机的所述摩擦多项式模型计算对应的摩擦力矩，并根据所述反馈电流计算输出扭矩，从而得到理想动力学模型下的驱动力矩；
根据所述驱动力矩、所述反馈位置和所述反馈速度对所述机器人的惯性参数进行拟合。


如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述选择惯性参数辨识的激励轨迹的步骤包括：
选取激励轨迹参数的初始值；以及
采用遗传算法对所述激励轨迹参数进行优化。


一种机器人，其特征在于，包括互相耦合的控制器和驱动电机，其中，所述控制器可执行程序指令并执行以下方法：
在多个不同转速下，使机器人的驱动电机匀速转动，并采集各转速下对应的电枢电流；
根据所述各转速下对应的电枢电流，计算各转速...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴峰，
申请(专利权)人：深圳配天智能技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44