一种单关节波动观测方法、装置、电子设备及介质制造方法及图纸

本申请涉及一种单关节波动观测方法、装置、电子设备及介质，尤其涉及机器人伺服控制系统的领域；该方法包括：获取指令信号，指令信号为输入第一单关节系统的指令信号，第一单关节系统为工业机器人单关节的控制系统；实时获取反馈信号，反馈信号为第一单关节系统响应指令信号输出的；基于反馈信号，确定预估信号，预估信号为第二单关节系统基于指令信号得到的，第二单关节系统不存在损耗，且第二单关节系统结构与第一单关节系统结构一致；若预估信号以及反馈信号存在偏差，则基于预估信号以及反馈信号，确定补偿信号；基于补偿信号，对第一单关节系统进行补偿。本申请达到了提高第一单关节系统控制性能的效果。系统控制性能的效果。系统控制性能的效果。

【技术实现步骤摘要】
一种单关节波动观测方法、装置、电子设备及介质


[0001]本申请涉及机器人伺服控制系统的领域，尤其是涉及一种单关节波动观测方法、装置、电子设备及介质。

技术介绍

[0002]随着工业机器人应用领域的不断扩大以及现代工业的快速发展，人们对共工业机器人性能的要求越来越高，以进一步提高生产效率和产品质量，因此高速、高精度成为目前机器人伺服控制系统的发展趋势。
[0003]工业机器人系统是一个强非线性、强耦合的复杂系统，其工作过程中易受谐波减速器、力传感器等引入的关节柔性及摩擦扰动的影响，而导致工业机器人的单关节伺服驱动系统控制不精准、系统工作不稳定等，进而不利于提高工业机器人单关节伺服系统的控制性能。

技术实现思路

[0004]为了有利于提高系统的控制性能，本申请提供一种单关节波动观测方法、装置、电子设备及介质。
[0005]第一方面，本申请提供一种单关节波动观测方法，采用如下的技术方案：一种单关节波动观测方法，由电子设备执行，包括：获取第一单关节系统响应指令信号得到的反馈信号，所述第一单关节系统为工业机器人的伺服控制系统，所述指令信号为输入所述第一单关节系统的输入信号；基于所述反馈信号，确定预估信号，所述预估信号为第二单关节系统基于所述指令信号得到的，所述第二单关节系统不存在损耗，且所述第二单关节系统结构与所述第一单关节系统结构一致；若所述预估信号以及所述反馈信号存在偏差，则基于所述预估信号以及所述反馈信号，确定补偿信号；基于所述补偿信号，对所述第一单关节系统进行补偿。
[0006]通过采用上述技术方案，获取所述第一单关节系统响应所述指令信号得到的所述反馈信号，以及与所述反馈信号得到所述第二单关节系统的所述预估信号；对所述反馈信号与所述预估信号做比较，在所述反馈信号与所述预估信号存在偏差时，确定偏差，基于偏差确定所述补偿信号，并将其输入至所述第一单关节系统，以补偿所述第一单关节系统因摩擦、关节柔性等扰动造成的损耗，从而提高所述第一单关节系统的控制性能。
[0007]在另一种可能实现的方式中，所述基于所述补偿信号，所述基于所述补偿信号，对所述第一单关节系统进行补偿，包括：将所述补偿信号输入所述第一单关节系统；获取补偿反馈信号以及补偿预估信号，所述补偿反馈信号为所述第一单关节系统响应所述补偿信号输出的，所述补偿预估信号为所述第二单关节系统基于所述补偿信号得
到的；若所述补偿反馈信号与所述补偿预估信号存在偏差，则基于所述补偿反馈信号以及所述补偿预估信号，确定再次补偿信号；将所述再次补偿信号输入至所述第一单关节系统；循环执行获取所述补偿反馈信号以及所述补偿预估信号，若所述补偿反馈信号与所述补偿预估信号存在偏差，则基于所述补偿反馈信号以及所述补偿预估信号，确定再次补偿信号；将所述再次补偿信号输入至所述第一单关节系统；直至所述补偿反馈信号与所述补偿预估信号不存在偏差。
[0008]通过上述技术方案，在通过所述补偿信号对所述第一单关节系统进行补偿之后，再次获取所述补偿反馈信号以及所述补偿预估信号，以判断对所述第一单关节系统的补偿是否到位；在所述第一单关节系统与所述第二单关节系统仍旧存在偏差时，继续对所述第一单关节系统进行补偿，直至所述第一单关节系统与所述第二单关节系统的输出不存在偏差；通过上述循环过程，可以进一步提高所述第一单关节系统的控制稳定性以及准确性。
[0009]在另一种可能实现的方式中，所述反馈信号包括力矩反馈信号以及状态反馈信号，所述基于所述指令信号，确定预估信号之前，还包括建立所述第二单关节系统；所述第二单关节系统的传递函数为G(s)，其中，所述基于所述反馈信号，确定的所述预估信号，为将所述状态反馈信号输入所述传递函数中得到的；在所述传递函数中，M(q)为连杆端总惯性力，为科氏力项，g(q)为重力项，B(q)为电机的惯性力。
[0010]通过采用上述技术方案，同时考虑连杆端总惯性力、科氏力项、重力项以及电机的惯性力的影响，可以进一步提高所述第一单关节系统的控制准确性。
[0011]在另一种可能实现的方式中，所述反馈信号包括力矩信息，所述基于所述预估信号以及所述反馈信号，确定补偿信号，包括：确定所述状态反馈信号以及所述预估信号，其中，所述状态反馈信号包括位置信号、速度信号以及加速度信号；基于所述预估信号以及所述力矩反馈信号，确定所述误差信号；基于所述误差信号，得到所述补偿信号。
[0012]通过采用上述技术方案，基于所述状态反馈信号以及所述传递函数得到所述预估信号；将所述预估信号与所述力矩反馈信号做差，得到所述误差信号，即基于所述第一单关节系统的输出与输入确定所述补偿信号，以实现状态监测，便于对第一单关节系统出现的偏差进行补偿。
[0013]在另一种可能实现的方式中，所述基于所述误差信号，得到所述补偿信号，包括：将所述误差信号输入滤波器，得到滤波后的误差信号；将所述滤波后的误差信号补偿至所述指令信号，得到所述补偿信号。
[0014]通过采用上述技术方案，对得到的所述误差信号进行滤波处理，以得到所述滤波后的误差信号，再基于所述滤波后的误差信号得到所述补偿信号，可以减小传感器等带来
的噪声对所述第一单关节系统的影响。
[0015]在另一种可能实现的方式中，所述确定状态反馈信号的方式，包括：每隔预设时间获取所述位置信号以及所述速度信号；对所述速度信号进行差分运算，确定所述加速度信号。
[0016]通过采用上述技术方案，每间隔预设时间，便通过传感器采集所述位置信号以及所述速度信号，以实现所述位置信号以及所述速度信号的获取；在得到所述速度信号时，基于所述速度信号得到所述加速度信号，减少了传感器的数量，一方面节省成本，另一方面可以减少所述第一单关节系统受传感器的扰动。
[0017]在另一种可能实现的方式中，所述方法还包括：对所述补偿信号以及所述滤波后的误差信号进行FFT运算，确定补偿信息以及观测信息，所述补偿信息用于表示所述补偿信号的谐波含量，所述观测信息用于表示所述滤波后的误差信号的谐波含量；基于所述补偿信息以及所述观测信息，对所述滤波器增益进行调整，直至所述补偿信息以及所述观测信息包含符合预设标准的谐波含量。
[0018]通过采用上述技术方案，实时调整所述滤波器的增益，以减小传感器等带来的噪声对所述第一单关节系统的影响。
[0019]第二方面，本申请提供一种单关节波动观测装置，采用如下的技术方案：一种单关节波动观测装置，包括第一获取模块、第一确定模块、第二确定模块以及补偿模块，其中，第一获取模块，用于获取第一单关节系统响应指令信号得到的反馈信号，所述第一单关节系统为工业机器人的伺服控制系统，所述指令信号为输入所述第一单关节系统的输入信号；第一确定模块，用于基于所述反馈信号，确定预估信号，所述预估信号为第二单关节系统基于所述指令信号得到的，所述第二单关节系统不存在损耗，且所述第二单关节系统结构与所述第一单关节系统结构一致；第二确定模块，用于在所述预估信号以及所述反馈信号存在偏差时，基于所述预估信号以及所述反本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种单关节波动观测方法，其特征在于，由电子设备执行，包括：获取第一单关节系统响应指令信号得到的反馈信号，所述第一单关节系统为工业机器人的伺服控制系统，所述指令信号为输入所述第一单关节系统的输入信号；基于所述反馈信号，确定预估信号，所述预估信号为第二单关节系统基于所述指令信号得到的，所述第二单关节系统不存在损耗，且所述第二单关节系统结构与所述第一单关节系统结构一致；若所述预估信号以及所述反馈信号存在偏差，则基于所述预估信号以及所述反馈信号，确定补偿信号；基于所述补偿信号，对所述第一单关节系统进行补偿。2.根据权利要求1所述的一种单关节波动观测方法，其特征在于，所述基于所述补偿信号，对所述第一单关节系统进行补偿，包括：将所述补偿信号输入所述第一单关节系统；获取补偿反馈信号以及补偿预估信号，所述补偿反馈信号为所述第一单关节系统响应所述补偿信号输出的，所述补偿预估信号为所述第二单关节系统基于所述补偿信号得到的；若所述补偿反馈信号与所述补偿预估信号存在偏差，则基于所述补偿反馈信号以及所述补偿预估信号，确定再次补偿信号；将所述再次补偿信号输入至所述第一单关节系统；循环执行获取所述补偿反馈信号以及所述补偿预估信号，若所述补偿反馈信号与所述补偿预估信号存在偏差，则基于所述补偿反馈信号以及所述补偿预估信号，确定再次补偿信号；将所述再次补偿信号输入至所述第一单关节系统；直至所述补偿反馈信号与所述补偿预估信号不存在偏差。3.根据权利要求1所述的一种单关节波动观测方法，其特征在于，所述反馈信号包括力矩反馈信号以及状态反馈信号，所述基于所述指令信号，确定预估信号，之前还包括：建立所述第二单关节系统；所述第二单关节系统的传递函数为所述第二单关节系统的传递函数为其中，所述基于所述反馈信号，确定的所述预估信号，为将所述状态反馈信号输入所述传递函数中得到的；在所述传递函数中，M(q)为连杆端总惯性力，为科氏力项，g(q)为重力项，B(q)为电机的惯性力。4.根据权利要求3所述的一种单关节波动观测方法，其特征在于，所述基于所述预估信号以及所述反馈信号，确定补偿信号，包括：确定所述状态反馈信号以及所述预估信号，其中，所述状态反馈信号包括位置信号、速度信号以及加速度信号；基于所述预估信号...

【专利技术属性】
技术研发人员：张婧棋，庹华，韩峰涛，于文进，姜鼎盛，刘超丛，陈伟，张航，
申请(专利权)人：珞石山东智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：