一种应用双编码器的机器人力控制方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术提出了一种应用双编码器的机器人力控制方法及装置，涉及智能控制技术领域。该方法包括：获取机器人的目标运动数据、机器人的实际运动数据以及机器人中减速器的预设参数。将目标运动数据、实际运动数据以及预设参数输入至减速器模型中，以得到被控向量。根据比例积分微分控制算法以及摩擦力模型对被控向量进行控制计算，以得到用于控制机器人中驱动电机的控制量。根据减速器模型对目标运动数据、实际运动数据以及预设参数进行计算，获取被控向量，再利用比例积分微分控制算法以及摩擦力模型对被控向量进行控制计算，将摩擦力也考虑至控制因素中，以提高控制的精度，保证对机器人运动位置和力度的准确控制。

【技术实现步骤摘要】
一种应用双编码器的机器人力控制方法及装置
本专利技术涉及智能控制
，具体而言，涉及一种应用双编码器的机器人力控制方法及装置。
技术介绍
随着人工智能与互联网的快速发展，智能机器人技术得到了突飞猛进的发展，被广泛应用于教育、工业、医疗、交通、安防、电力等诸多领域，体现出广阔的应用场景与发展空间。目前常见的机器人多采用关节单编码器，且编码器配备在电机上，在进行机器人建模时，会由于减速器柔性变形产生误差，进而导致对关节位置的控制的精度有限，此外常见的另一种方式是采用关节单编码器控制方式，而这种方式则无法直接计算出关节的力矩，需要为每个关节配备力矩传感器，有成本高昂的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种应用双编码器的机器人力控制方法及装置，用以改善现有技术中机器人关节控制精度不高的问题。第一方面，本申请实施例提供一种应用双编码器的机器人力控制方法，方法包括：获取机器人的目标运动数据、机器人的实际运动数据以及机器人中减速器的预设参数。将目标运动数据、实际运动数据以及预设参数输入至减速器模型中，以得到被控向量。根据比例积分微分控制算法以及摩擦力模型对被控向量进行控制计算，以得到用于控制机器人中驱动电机的控制量。上述实现过程中，根据减速器模型对目标运动数据、实际运动数据以及预设参数进行计算，获取被控向量，再利用比例积分微分控制算法以及摩擦力模型对被控向量进行控制计算，将摩擦力也考虑至控制因素中，以提高控制的精度，保证对机器人位置和力度的准确控制。在本专利技术的一些实施例中，摩擦力模型为：其中，q表示机器人中连杆的位置，表示机器人中驱动电机的位置，表示机器人中连杆上所有的有效转矩，τmotor表示机器人中驱动电机的转矩，τfri,link表示连杆上作用的摩擦扭矩，τfri,motor表示驱动电机上作用的摩擦扭矩，K表示减速器的刚度，D表示减速器的粘度，预设参数包括减速器的刚度以及减速器的粘度。上述实现过程中，通过摩擦力模型设计的摩擦力参数自适应算法保证对机器人中涉及到的各部分力矩进行考虑，从而保证最终控制的准确性。在本专利技术的一些实施例中，获取机器人中减速器的预设参数的步骤包括：获取机器人所受到的外部转矩，并判断外部转矩是否大于预设阈值；若否，则获取减速器的初始预设参数作为预设参数；若是，则对通过估计算法计算出预设参数。在本专利技术的一些实施例中，估计算法包括下式：其中，τext表示外部转矩，q表示机器人中连杆的位置，表示机器人中驱动电机的位置，表示机器人中连杆上所有的有效转矩，表示减速器的刚度，表示减速器的粘度，预设参数包括减速器的刚度以及减速器的粘度。在本专利技术的一些实施例中，根据比例积分微分控制算法以及摩擦力模型对被控向量进行控制计算的步骤，包括：采用动力学补偿算法对被控向量进行补偿，旨在补偿动力学并控制每个连杆的速度，保证控制的准确性。在本专利技术的一些实施例中，被控向量为机器人的关节处的被控向量，采用动力学补偿算法对被控向量进行补偿的步骤包括：根据滑模控制原理获取第一计算式：其中，i表示机器人的第i个关节，表示第i个关节处的被控向量，表示第i个关节处的目标被控向量，表示正值控制参数，表示目标速度与被控向量之间的差值。根据第一计算式进行连杆运动控制，以得到以下控制式：其中，表示第一动态补偿项，表示第二动态补偿项，表示第三动态补偿项，表示控制项，表示机器人中第i个连杆的所需的力矩。第二方面，本申请实施例提供一种应用双编码器的机器人力控制装置，装置包括：数据获取模块，用于获取机器人的目标运动数据、机器人的实际运动数据以及机器人中减速器的预设参数。被控向量获取模块，用于将目标运动数据、实际运动数据以及预设参数输入至减速器模型中，以得到被控向量。控制量获取模块，用于根据比例积分微分控制算法以及摩擦力模型对被控向量进行控制计算，以得到用于控制机器人中驱动电机的控制量。在本专利技术的一些实施例中，摩擦力模型为：其中，q表示机器人中连杆的位置，表示机器人中驱动电机的位置，表示机器人中连杆上所有的有效转矩，τmotor表示机器人中驱动电机的转矩，τfri,link表示连杆上作用的摩擦扭矩，τfri,motor表示驱动电机上作用的摩擦扭矩，K表示减速器的刚度，D表示减速器的粘度，预设参数包括减速器的刚度以及减速器的粘度。在本专利技术的一些实施例中，数据获取模块包括：外部转矩检测单元，用于获取机器人所受到的外部转矩，并判断外部转矩是否大于预设阈值。第一数据确定单元，用于若否，则获取减速器的初始预设参数作为预设参数。第二数据确定单元，用于若是，则对通过估计算法计算出预设参数。在本专利技术的一些实施例中，估计算法包括下式：其中，τext表示外部转矩，q表示机器人中连杆的位置，表示机器人中驱动电机的位置，表示机器人中连杆上所有的有效转矩，表示减速器的刚度，表示减速器的粘度，预设参数包括减速器的刚度以及减速器的粘度。在本专利技术的一些实施例中，控制量获取模块包括：补偿单元，用于采用动力学补偿算法对被控向量进行补偿。在本专利技术的一些实施例中，被控向量为机器人的关节处的被控向量，补偿单元包括：第一计算子单元，用于根据滑模控制原理获取第一计算式：其中，i表示机器人的第i个关节，表示第i个关节处的被控向量，表示第i个关节处的目标被控向量，表示正值控制参数，表示目标速度与被控向量之间的差值。第二计算子单元，用于根据第一计算式进行连杆运动控制，以得到以下控制式：其中，表示第一动态补偿项，表示第二动态补偿项，表示第三动态补偿项，表示控制项，表示机器人中第i个连杆的所需的力矩。第三方面，本申请实施例提供一种电子设备，其包括存储器，用于存储一个或多个程序；处理器。当一个或多个程序被处理器执行时，实现如上述第一方面中任一项的方法。第四方面，本申请实施例提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如上述第一方面中任一项的方法。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本专利技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。图1为本专利技术实施例提供的一种应用双编码器的机器人力控制方法的流程图；图2为本专利技术实施例提供的一种应用双编码器的机器人力控制装置的结构框图；图3为本专利技术实施例提供的一种电子设备的结构框图。图标：100-应用双编码器的机器人力控制装置；110-数据获取模块；120-被控向量获取模块；130-控制量获取模块；101-存储器；102-处理器；103-通信接口。具体实施方式为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种应用双编码器的机器人力控制方法，其特征在于，应用于机器人的关节，所述方法包括：/n获取所述机器人的目标运动数据、机器人的实际运动数据以及机器人中减速器的预设参数；/n将所述目标运动数据、所述实际运动数据以及所述预设参数输入至减速器模型中，以得到被控向量；/n根据比例积分微分控制算法以及摩擦力模型对所述被控向量进行控制计算，以得到用于控制所述机器人中驱动电机的控制量。/n

【技术特征摘要】
1.一种应用双编码器的机器人力控制方法，其特征在于，应用于机器人的关节，所述方法包括：
获取所述机器人的目标运动数据、机器人的实际运动数据以及机器人中减速器的预设参数；
将所述目标运动数据、所述实际运动数据以及所述预设参数输入至减速器模型中，以得到被控向量；
根据比例积分微分控制算法以及摩擦力模型对所述被控向量进行控制计算，以得到用于控制所述机器人中驱动电机的控制量。


2.如权利要求1所述的应用双编码器的机器人力控制方法，其特征在于，所述摩擦力模型为：






其中，q表示所述机器人中连杆的位置，表示所述机器人中所述驱动电机的位置，表示所述机器人中所述连杆上所有的有效转矩，τmotor表示所述机器人中所述驱动电机的转矩，τfri,link表示所述连杆上作用的摩擦扭矩，τfri,motor表示所述驱动电机上作用的摩擦扭矩，K表示所述减速器的刚度，D表示所述减速器的粘度，所述预设参数包括所述减速器的刚度以及所述减速器的粘度。


3.如权利要求1所述的应用双编码器的机器人力控制方法，其特征在于，所述获取机器人中减速器的预设参数的步骤包括：
获取所述机器人所受到的外部转矩，并判断所述外部转矩是否大于预设阈值；
若否，则获取减速器的初始预设参数作为所述预设参数；
若是，则对通过估计算法计算出所述预设参数。


4.如权利要求3所述的应用双编码器的机器人力控制方法，其特征在于，所述估计算法包括下式：



其中，τext表示所述外部转矩，q表示所述机器人中连杆的位置，表示所述机器人中所述驱动电机的位置，表示所述机器人中所述连杆上所有的有效转矩，表示所述减速器的刚度，表示所述减速器的粘度，所述预设参数包括所述减速器的刚度以及所述减速器的粘度。


5.如权利要求1所述的应用双编码器的机器人力控制方法，其特征在于，所述根据比例积分微分控制算法以及摩擦力模型对所述被控向量进行控制计算的步骤，包括：
采用动力学补偿算法对所述被控向量进行补偿。


6.如权利要求5所述的应用双编码器的机器人力控制方法，...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈恺勋，杨立豪，刘立，
申请(专利权)人：前元运立北京机器人智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11