一种动力学参数辨识方法、装置、设备及存储介质制造方法及图纸

本申请实施例提供一种动力学参数辨识方法、装置、设备及存储介质，涉及机械设备技术领域。该方法应用于机械臂末端的负载，包括：获取负载的质量信息；在机械臂末端装上负载后转动机械臂的转轴，获得多个辨识姿态；遍历多个辨识姿态，并对遍历到的当前辨识姿态执行如下处理：使机械臂保持在当前辨识姿态下，获得在携带负载时机械臂的转轴在预设转速下旋转预设角度时的负载动力学数据，以及获得在不带负载时机械臂的转轴在预设转速下旋转预设角度时的空载动力学数据；根据负载的质量信息、负载动力学数据、空载动力学数据获得负载的动力学参数，动力学参数包括负载的质心位置和主惯性矩。该方法可以实现降低辨识成本和提高辨识效率的技术效果。率的技术效果。率的技术效果。

【技术实现步骤摘要】
一种动力学参数辨识方法、装置、设备及存储介质


[0001]本申请涉及机械设备
，具体而言，涉及一种动力学参数辨识方法、装置、设备及存储介质。

技术介绍

[0002]目前，工业上常用的机械臂是指高精度，多输入多输出、高度非线性、强耦合的复杂系统。因其独特的操作灵活性,已在工业装配,安全防爆等领域得到广泛应用。机械臂是一个复杂系统,存在着参数摄动、外界干扰及未建模动态等不确定性。因而机械臂的建模模型也存在着不确定性，对于不同的任务,需要规划机械臂关节空间的运动轨迹，从而级联构成末端位姿。
[0003]现有技术中，现阶段常用的负载辨识方法主要有以下三种方法：CAD模型法，通过电脑软件(solidwork等)读取负载块的CAD模型，然后将负载物块的动力学参数导出。此方法的最大缺陷是如果我们没有负载块的CAD模型，就不能够使用该方法；末端六维传感器的负载辨识法，利用六维力传感器读数来通过复杂的计算过程得到负载的动力学参数。该方法的明显缺陷是成本高，一台ATI的六维力传感器高达5至6万元，使得总体整体成本急剧升高；无传感器的整体辨识法，采用和整机动力学辨识同样的方式，设计激励轨迹，采集带负载和不带负载的相关数据，得到最小惯性集和负载参数的最小组合。该方法较为复杂，且不能准确辨识出单个参数。

技术实现思路

[0004]本申请实施例的目的在于提供一种动力学参数辨识方法、装置、设备及存储介质，可以实现降低辨识成本和提高辨识效率的技术效果。
[0005]第一方面，本申请实施例提供了一种动力学参数辨识方法，应用于机械臂末端的负载，所述方法包括：
[0006]获取所述负载的质量信息；
[0007]在所述机械臂末端装上所述负载后转动所述机械臂的转轴，获得多个辨识姿态；
[0008]遍历所述多个辨识姿态，并对遍历到的当前辨识姿态执行如下处理：使所述机械臂保持在所述当前辨识姿态下，获得在携带所述负载时所述机械臂的转轴在预设转速下旋转预设角度时的负载动力学数据，以及获得在不带负载时所述机械臂的转轴在预设转速下旋转预设角度时的空载动力学数据；
[0009]根据所述负载的质量信息、所述负载动力学数据、所述空载动力学数据获得所述负载的动力学参数，所述动力学参数包括所述负载的质心位置和主惯性矩。
[0010]在上述实现过程中，该动力学参数辨识方法不需要额外的六维力传感器或CAD模型，仅仅依靠多个辨识姿态以及对应的动力学数据，如位置、加速度和力矩数据，逐个算出负载的位置，及负载分别在机械臂输出坐标系为原点的主惯性矩和质心位置为原点的主惯性矩；该动力学参数辨识方法简单易用，可以通过示教器轨迹编辑和控制器程序指令实现，
实现降低机械臂末端负载的动力学参数辨识成本和提高辨识效率的技术效果。
[0011]进一步地，所述机械臂为多轴机械臂，所述遍历所述多个辨识姿态的步骤，包括：
[0012]在所述机械臂末端装上负载后转动所述机械臂的转轴，获得第一辨识姿态，所述第一辨识姿态为最后一轴转动时所述负载不受重影响的姿态；
[0013]所述机械臂保持所述第一辨识姿态；
[0014]采集在携带负载时所述机械臂的最后一轴分别在不同的转速下旋转预设角度时的最后一轴的第一负载动力学数据；
[0015]采集在不带负载时所述机械臂的最后一轴分别在不同的转速下旋转预设角度时的最后一轴的第一空载动力学数据；
[0016]根据所述最后一轴的第一负载动力学数据和第一空载动力学数据计算，获得所述负载相对于以所述最后一轴坐标为原点Z轴方向的主惯性矩
[0017]进一步地，所述根据所述最后一轴的负载动力学数据和空载动力学数据计算，获得所述负载相对于以所述最后一轴坐标为原点Z轴方向的主惯性矩的步骤之后，所述方法还包括：
[0018]在所述机械臂末端装上负载后转动所述机械臂的转轴，获得第二辨识姿态，所述第二辨识姿态为最后一轴转动时所述负载受重力影响的姿态；
[0019]所述机械臂保持所述第二辨识姿态；
[0020]采集在携带负载时所述机械臂的最后一轴分别在不同的转速下旋转预设角度时的最后一轴的第二负载动力学数据；
[0021]采集在不带负载时所述机械臂的最后一轴分别在不同的转速下旋转预设角度时的最后一轴的第二空载动力学数据；
[0022]根据所述最后一轴的第二负载动力学数据、所述第二空载动力学数据和主惯性矩计算，获得所述负载的质心位置相对于机械臂坐标系的坐标x、y。
[0023]进一步地，根据所述最后一轴的第二负载动力学数据、所述第二空载动力学数据和主惯性矩计算，获得所述负载的质心位置相对于机械臂坐标系的坐标x、y的步骤之后，所述方法还包括：
[0024]在所述机械臂末端装上负载后转动所述机械臂的转轴，获得第三辨识姿态，所述第三辨识姿态为最后一轴的前一轴转动时所述负载和最后一轴不受重力影响的姿态；
[0025]所述机械臂保持所述第三辨识姿态；
[0026]采集在携带负载时所述机械臂的最后一轴的前一轴分别在不同的转速下旋转预设角度时的最后一轴的前一轴的第三负载动力学数据；
[0027]采集在不带负载时所述机械臂的最后一轴的前一轴分别在不同的转速下旋转预设角度时的最后一轴的前一轴的第三空载动力学数据；
[0028]根据所述最后一轴的前一轴的第三负载动力学数据和所述第三空载动力学数据计算，获得所述负载以所述最后一轴的前一轴坐标为原点Z轴方向的惯性张量
[0029]进一步地，所述根据所述最后一轴的前一轴的第三负载动力学数据和所述第三空载动力学数据计算，获得所述负载以所述最后一轴的前一轴坐标为原点Z轴方向的惯性张
量的步骤之后，所述方法还包括：
[0030]在所述机械臂末端装上负载后转动所述机械臂的转轴，获得第四辨识姿态，所述第四辨识姿态为最后一轴的前一轴转动时所述负载和最后一轴不受重力影响的姿态；
[0031]所述机械臂保持所述第四辨识姿态；
[0032]采集在携带负载时所述机械臂的最后一轴的前一轴分别在不同的转速下旋转预设角度时的最后一轴的前一轴的第四负载动力学数据；
[0033]采集在不带负载时所述机械臂的最后一轴的前一轴分别在不同的转速下旋转预设角度时的最后一轴的前一轴的第四空载动力学数据；
[0034]根据所述第四负载动力学数据和第四空载动力学数据、所述惯性张量计算，获得所述负载的质心位置相对于机械臂坐标系的坐标z和基于负载质心为原点坐标系的主惯性距。
[0035]第二方面，本申请实施例提供了一种动力学参数辨识装置，应用于机械臂末端的负载，所述装置包括：
[0036]质量获取模块，用于获取所述负载的质量信息；
[0037]辨识姿态模块，用于在所述机械臂末端装上所述负载后转动所述机械臂的转轴，获得多个辨识姿态；
[0038]遍历模块，用于遍历所述多个辨识姿态，并对遍历到的当前辨识姿态执行如下处理：使所述机械臂保持在所述当前辨识姿本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种动力学参数辨识方法，其特征在于，应用于机械臂末端的负载，所述方法包括：获取所述负载的质量信息；在所述机械臂末端装上所述负载后转动所述机械臂的转轴，获得多个辨识姿态；遍历所述多个辨识姿态，并对遍历到的当前辨识姿态执行如下处理：使所述机械臂保持在所述当前辨识姿态下，获得在携带所述负载时所述机械臂的转轴在预设转速下旋转预设角度时的负载动力学数据，以及获得在不带负载时所述机械臂的转轴在预设转速下旋转预设角度时的空载动力学数据；根据所述负载的质量信息、所述负载动力学数据、所述空载动力学数据获得所述负载的动力学参数，所述动力学参数包括所述负载的质心位置和主惯性矩。2.根据权利要求1所述的动力学参数辨识方法，其特征在于，所述机械臂为多轴机械臂，所述遍历所述多个辨识姿态的步骤，包括：在所述机械臂末端装上负载后转动所述机械臂的转轴，获得第一辨识姿态，所述第一辨识姿态为最后一轴转动时所述负载不受重影响的姿态；所述机械臂保持所述第一辨识姿态，采集在携带负载时所述机械臂的最后一轴分别在不同的转速下旋转预设角度时的最后一轴的第一负载动力学数据，以及采集在不带负载时所述机械臂的最后一轴分别在不同的转速下旋转预设角度时的最后一轴的第一空载动力学数据；根据所述最后一轴的第一负载动力学数据和第一空载动力学数据计算，获得所述负载相对于以所述最后一轴坐标为原点Z轴方向的主惯性矩3.根据权利要求2所述的动力学参数辨识方法，其特征在于，所述根据所述最后一轴的负载动力学数据和空载动力学数据计算，获得所述负载相对于以所述最后一轴坐标为原点Z轴方向的主惯性矩的步骤之后，所述方法还包括：在所述机械臂末端装上负载后转动所述机械臂的转轴，获得第二辨识姿态，所述第二辨识姿态为最后一轴转动时所述负载受重力影响的姿态；所述机械臂保持所述第二辨识姿态，采集在携带负载时所述机械臂的最后一轴分别在不同的转速下旋转预设角度时的最后一轴的第二负载动力学数据，以及采集在不带负载时所述机械臂的最后一轴分别在不同的转速下旋转预设角度时的最后一轴的第二空载动力学数据；根据所述最后一轴的第二负载动力学数据、所述第二空载动力学数据和主惯性矩计算，获得所述负载的质心位置相对于机械臂坐标系的坐标x、y。4.根据权利要求3所述的动力学参数辨识方法，其特征在于，根据所述最后一轴的第二负载动力学数据、所述第二空载动力学数据和主惯性矩计算，获得所述负载的质心位置相对于机械臂坐标系的坐标x、y的步骤之后，所述方法还包括：在所述机械臂末端装上负载后转动所述机械臂的转轴，获得第三辨识姿态，所述第三辨识姿态为最后一轴的前一轴转动时所述负载和最后一轴不受重力影响的姿态；所述机械臂保持所述第三辨识姿态，采集在携带负载时所述机械臂的最后一轴的前一轴分别在不同的转速下旋转预设角度时的最后一轴的前一轴的第三负载动力学数据，以及
采集在不带负载时所述机械臂的最后一轴的前一轴分别在不同的转速下旋转预设角度时的最后一轴的前一轴的第三空载动力学数据；根据所述最后一轴的前一轴的第三负载动力学数据和所述第三空载动力学数据计算，获得所述负载以所述最后一轴的前一轴坐标为原点Z轴方向的惯性张量5.根据权利要求4所述的动力学参数辨识方法，其特征在于，所述根据所述最后一轴的前一轴的第三负载动力学数据和所述第三空载动力学数据计算，获得所述负载以所述最后一轴的前一轴坐标为原点Z轴方向的惯性张量的步骤...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭毅彬，叶威，安丽，向星灿，李晓华，
申请(专利权)人：广东博智林机器人有限公司，
类型：发明
国别省市：