一种抑振方法、抑振系统、抑振装置和机器人设备制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种抑振方法、抑振系统、抑振装置和机器人设备，该抑振方法包括：获取控制系统中每个时域窗口中采样点的个数和每个采样点对应的速度采样值；根据所述采样点的个数和全部所述速度采样值判断控制系统是否出现振动；当控制系统出现振动时，获取相应时域窗口的振动分量；根据所述振动分量消除控制系统中的振动。上述抑振方法通过直接处理时域信号，在线计算量较小，并且无需知道系统模型即可检出振动，同时可以在不引入相位延迟的情况下实现抑振，这样可以解决由于产生额外的相位延迟而导致破坏系统稳定性的问题。

A vibration suppression method, vibration suppression system, vibration suppression device and robot equipment

【技术实现步骤摘要】
一种抑振方法、抑振系统、抑振装置和机器人设备
本专利技术涉及振动检测
，特别涉及一种抑振方法、抑振系统、抑振装置和机器人设备。
技术介绍
串联六轴工业机器人本体，由于机械设计、减速器、负载变化的因素，会在某种应用场景出现低频抖动现象。相比于驱动器位置环1kHz，速度环4kHz，电流环16kHz的典型值而言，5Hz到15Hz的低频抖动很难在三环中插入陷波器滤除，其原因是IIR陷波器可能带来其它频点的相位延迟现象，导致系统出现不稳定。机器人低频抖动是各大机器人厂商产品都面临的问题，目前已有多种方法应对该问题。在驱动器层面，陷波器是最通用的抑制低频抖动的方法，通过对环路中包含抖动的信号进行滤波，减少抖动成分，从而减弱甚至消除振动；观测器法在控制理论上效果较好，通过对振动建模，主动对振动分量进行补偿；另一种更为简单直接的方法是直接调节PID控制，通过降低系统刚性，增加积分等作用，减轻振动效果；在控制算法层面，通过调整规划曲线，进行速度避让，能有效防止共振振动的产生；通过输入整形方法，改变jerk和加速度，也能够规避振动的发生。然而，实践中，应用陷波器可以有效滤除高频振动成分，但针对5～15Hz的低频振动，不仅抑振效果不佳，还会导致系统不稳定。如图1所示是一种典型的机器人系统抑振陷波器的抑振效果示意图，该陷波器可应用在位置环、速度环和电流环误差或指令滤波，经过控制器的离散化和数字化，滤波器幅频特性将有所改变，同时将在环路中引入了相位延时，导致系统可能出现性能衰减或响应不收敛；观测器虽然在控制理论上具有完美的数学形式，但受限于实际工程，难以建立系统矩阵和观测器模型，应用上始终难以推广；调节PID也不能完全消除振动，反而会对系统的高速响应造成损害。因此，如何在不需要了解系统模型和不引入相位延迟的情况下实现抑振，是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种抑振方法、抑振系统、抑振装置和机器人设备，可以在不需要了解系统模型和不引入相位延迟的情况下实现抑振。为实现上述目的，本专利技术提供一种抑振方法，包括：获取控制系统中每个时域窗口中采样点的个数和每个采样点对应的速度采样值；根据所述采样点的个数和全部所述速度采样值判断所述控制系统是否出现振动；当控制系统出现振动时，获取相应时域窗口的振动分量；根据所述振动分量消除所述控制系统中的振动。可选地，所述获取控制系统中每个时域窗口中采样点的个数和每个采样点对应的速度采样值，包括：获取控制系统中出现振动时的振动频率下限值Freq_L、振动频率上限值Freq_H、反馈信号的数字采样频率Freq_sa和振动频率步长间隔Freq_Acc；根据Win_Num＝Freq_H–Freq_L/Freq_Acc计算得到所需获取时域窗口的个数，其中，Win_Num为所需获取时域窗口的个数；根据k＝Freq_sa/(Freq_L+n*Freq_Acc)计算得到控制系统中每个时域窗口中采样点的个数，其中，k为每个时域窗口中采样点的个数，n＝0，1，2，…Win_Num；获取每个时域窗口中每个采样点对应的速度采样值。可选地，所述根据所述采样点数和所述速度采样值判断控制系统是否出现振动，包括：计算任意两个相邻时域窗口中的所述速度采样值的差值并得到一组速度采样差值；对全部所述速度采样差值做绝对值计算并获取最小速度采样差值；根据获取到的预设速度采样差值的阈值判断所述最小速度采样差值是否小于所述阈值；当所述最小速度采样差值小于所述阈值时，判断控制系统出现振动。可选地，所述根据所述振动分量消除控制系统中的振动，包括：将所述振动分量作反向变换得到反向振动分量；将所述反向振动分量补偿至控制系统中并与控制系统中的正向振动分量抵消。本专利技术还提供一种抑振系统，包括：计算模块：用于获取控制系统中每个时域窗口中采样点的个数和每个采样点对应的速度采样值；判断模块：用于根据所述采样点的个数和全部所述速度采样值判断控制系统是否出现振动；获取模块：用于当控制系统出现振动时，获取相应时域窗口的振动分量；抑振模块：用于根据所述振动分量消除控制系统中的振动。可选地，所述计算模块包括：第一获取单元：用于获取控制系统中出现振动时的振动频率下限值Freq_L、振动频率上限值Freq_H、反馈信号的数字采样频率Freq_sa和振动频率步长间隔Freq_Acc；第一计算单元：用于根据Win_Num＝Freq_H–Freq_L/Freq_Acc计算得到所需获取时域窗口的个数，其中，Win_Num为所需获取时域窗口的个数；第二计算单元：用于根据k＝Freq_sa/(Freq_L+n*Freq_Acc)计算得到控制系统中每个时域窗口中采样点的个数，其中，k为每个时域窗口中采样点的个数，n＝0，1，2，…Win_Num；第二获取单元：用于获取每个时域窗口中每个采样点对应的速度采样值。可选地，所述判断模块包括：差值计算单元：用于计算任意两个相邻时域窗口中的所述速度采样值的差值得到一组速度采样差值；最小值计算单元：用于对全部所述速度采样差值做绝对值计算并获取最小速度采样差值；比值计算单元：用于根据获取到的预设速度采样差值的阈值判断所述最小速度采样差值是否小于所述阈值；判断单元：用于当所述最小速度采样差值小于所述阈值时，判断控制系统出现振动。可选地，所述抑振模块包括：变换单元：用于将所述振动分量作反向变换得到反向振动分量；补偿单元：用于将所述反向振动分量补偿至控制系统中并与控制系统中的正向振动分量抵消。本专利技术还提供一种抑振装置，包括：存储器，用于存储计算机程序；处理器，用于执行所述计算机程序时实现如上述抑振方法的步骤。本专利技术还提供一种机器人设备，包括上述抑振装置。相对于上述
技术介绍
，本专利技术针对抑制机器人振动的不同要求，设计了一种抑振方法，具体来说，该抑振方法包括：S1：获取控制系统中每个时域窗口中采样点的个数和每个采样点对应的速度采样值；S2：根据采样点的个数和速度采样值判断控制系统是否出现振动；S3：当控制系统出现振动时，获取相应时域窗口的振动分量；S4：根据振动分量消除控制系统中的振动。同时，本专利技术还提供一种抑振系统，该系统包括计算模块、判断模块、获取模块和抑振模块，其中，计算模块用于获取控制系统中每个时域窗口中采样点的个数和每个采样点对应的速度采样值；判断模块用于根据所述采样点的个数和全部所述速度采样值判断控制系统是否出现振动；获取模块用于当控制系统出现振动时，获取相应时域窗口的振动分量；抑振模块用于根据所述振动分量消除控制系统中的振动。由于机器人出现低频振动时，在控制环路中，指令/误差信号会出现控制信号叠加正弦抖动的形式，上述抑振方法通过对振动进行补偿以消除控制环路中正弦抖动成分。在应用中，上述抑振方法直接在本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种抑振方法，其特征在于，包括：/n获取控制系统中每个时域窗口中采样点的个数和每个采样点对应的速度采样值；/n根据所述采样点的个数和全部所述速度采样值判断所述控制系统是否出现振动；/n当控制系统出现振动时，获取相应时域窗口的振动分量；/n根据所述振动分量消除所述控制系统中的振动。/n

【技术特征摘要】
1.一种抑振方法，其特征在于，包括：
获取控制系统中每个时域窗口中采样点的个数和每个采样点对应的速度采样值；
根据所述采样点的个数和全部所述速度采样值判断所述控制系统是否出现振动；
当控制系统出现振动时，获取相应时域窗口的振动分量；
根据所述振动分量消除所述控制系统中的振动。


2.根据权利要求1所述的抑振方法，其特征在于，所述获取控制系统中每个时域窗口中采样点的个数和每个采样点对应的速度采样值，包括：
获取控制系统中出现振动时的振动频率下限值Freq_L、振动频率上限值Freq_H、反馈信号的数字采样频率Freq_sa和振动频率步长间隔Freq_Acc；
根据Win_Num＝Freq_H–Freq_L/Freq_Acc计算得到所需获取时域窗口的个数，其中，Win_Num为所需获取时域窗口的个数；
根据k＝Freq_sa/(Freq_L+n*Freq_Acc)计算得到控制系统中每个时域窗口中采样点的个数，其中，k为每个时域窗口中采样点的个数，n＝0，1，2，…Win_Num；
获取每个时域窗口中每个采样点对应的速度采样值。


3.根据权利要求2所述的抑振方法，其特征在于，所述根据所述采样点数和所述速度采样值判断控制系统是否出现振动，包括：
计算任意两个相邻时域窗口中的所述速度采样值的差值并得到一组速度采样差值；
对全部所述速度采样差值做绝对值计算并获取最小速度采样差值；
根据获取到的预设速度采样差值的阈值判断所述最小速度采样差值是否小于所述阈值；
当所述最小速度采样差值小于所述阈值时，判断控制系统出现振动。


4.根据权利要求1至3任一项所述的抑振方法，其特征在于，所述根据所述振动分量消除控制系统中的振动，包括：
将所述振动分量作反向变换得到反向振动分量；
将所述反向振动分量补偿至控制系统中并与控制系统中的正向振动分量抵消。


5.一种抑振系统，其特征在于，包括：
计算模块：用于获取控制系统中每个时域窗口中采样点的个数和每个采样点对应的速度采样值；
判断模块：用于根据所...

【专利技术属性】
技术研发人员：曲跃鹏，张鹏飞，
申请(专利权)人：北京配天技术有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11