【技术实现步骤摘要】
一种基于扰动观测的工业机器人关节摩擦补偿方法
[0001]本专利技术涉及工业机器人
，尤其涉及一种基于扰动观测的工业机器人关节摩擦补偿方法。
技术介绍
[0002]机器人工作时伴随各关节的不断运动，而关节运动过程中存在非线性摩擦环节，使得机器人系统的动静态性能受到严重影响。主要表现为产生控制死区，降低角分辨率和重复精度，低速时出现爬行现象，稳态时有较大的误差，出现极限环振荡或者停止－滑动(Sick
‑
slip)运动等。摩擦力常通过转矩前馈的方式进行补偿，现有技术中摩擦力补偿数据主要通过基于摩擦力模型计算得到，或通过观测器对摩擦力数值观测得到。
[0003]而通过观测器直接观测摩擦力数值的方法具有自动辨识观测的能力，能够应对不同的工况，无需考虑温度、压力、润滑条件、位置速度等因素。
[0004]同时结合机器人运动学和动力学进行转动惯量的计算，避免了使用转动惯量观测器带来的延时和不稳定因素等问题。
[0005]现有的通过模型获取摩擦力数值技术中，具有如下缺点：
[0006]...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于扰动观测的工业机器人关节摩擦补偿方法，其特征在于，包括如下内容：1)采集各关节电机编码器的电机转子角度θ
mi
；2)将各关节电机转子角度θ
mi
输入转动惯量计算模块，所述转动惯量计算模块输出各关节折算到电机侧的总负载转动惯量
i
J
l
；3)将电机侧的总负载转动惯量
i
J
l
和电机转子角度θ
mi
输入扰动观测器模块，得到摩擦力矩的观测数值4)将摩擦力矩的观测数值转换为摩擦补偿电流I
ci
，后加入伺服控制器中的转矩电流指令I
ωi
中，得到新的转矩电流指令值I
refi
，下标i代表第i个关节，由此实现摩擦力的前馈补偿。2.根据权利要求1所述的基于扰动观测的工业机器人关节摩擦补偿方法，其特征在于，通过基于平行轴定理的机器人动力学计算转动惯量，得到各关节折算到电机侧的总负载转动惯量
i
J
l
的方法。3.根据权利要求2所述的基于扰动观测的工业机器人关节摩擦补偿方法，其特征在于，根据机器人多关节耦合关系，利用各关节轴线坐标系，基于坐标向量的三维平行轴定理计算得到机器人各关节惯性张量矩阵
i
I
j
。4.根据权利要求2或3所述的基于扰动观测的工业机器人关节摩擦补偿方法，其特征在于，2)中，转动惯量计算模块输出各关节折算到电机侧的总负载转动惯量
i
J
l
的方法包括：将第i关节电机转子角度θ
mi
除以第i关节减速比G
i
，得到第i关节关节角度θ
i
，即θ
i
＝θ
mi
/G
i
；将得到的各关节角度θ
i
代入下公式：得到各关节相对于前一个关节坐标系的变换矩阵参数α
i
‑1、a
i
‑1、d
i
分别为连杆扭转角，连杆长度和连杆偏距；s和c分别表示sin和cos；将获得的所有变换矩阵代入下公式：得到连杆j质心相对于前侧所有关节坐标系的位置矩阵1P
Cj
、2P
Cj
、
…
、
i
P
Cj
，上式中，分别为所有后一关节相对于当前关节坐标系的变换矩阵、所有前一连杆相对于前前连杆坐标系的变换矩阵、各连杆相对于前一连杆坐标系的变换矩阵；根据所有连杆计算得到的位置矩阵能得到连杆位置矩阵表；将获得的连杆位置矩阵表中的每一个位置向量
i
P
Cj
代入下公式：得到对应的连杆j相对于第i关节坐标系的惯性张量矩阵
i
I
j
，上式中,
j
I
j
是连杆j相对于
其质心坐标系的惯性张量矩阵，I3是3
×
3的单位矩阵，m
j
是连杆j的质量，是连杆j质心在坐标系i下的位置向量，分别为连杆j质心在坐标系i下的三维空间坐标，即xyz坐标，上角标T代表矩阵或向量的转置，如为
i
P
Cj
的转置向量，得到对应的连杆j相对于第i关节坐标系的惯性张量矩阵
i
I
j
；根据以下公式：将获得的惯性张量矩阵表中的每一个单元提取出对应的第j连杆相对于第i...
【专利技术属性】
技术研发人员：陶良驹，徐纯科，朱路生，
申请(专利权)人：成都卡诺普机器人技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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